三星晶圆的发展历程
三星晶圆代工业务始于 2005 年 ，在半导体产业中，三星此前已在内存芯片和闪存市场建立起强大优势，晶圆厂最初仅供生产自家产品。然而，2005 年半导体业务利润的腰斩成为三星转型的契机，为增强半导体部门的获利状况，三星凭借先进制造工艺的优势切入晶圆代工领域，在 Giheung（器兴）工厂开启了晶圆代工业务，初期导入 90 纳米制程，目标是高端 SoC 领域。
起初，三星代工业务发展艰难，2005 - 2009 年间，营收从未超过 4 亿美元，在晶圆代工领域排名靠后。转折点出现在 2010 年，苹果推出首款自研芯片 A4 处理器，基于多年合作关系，将代工订单交给三星，帮助三星晶圆代工业务突破 4 亿美元营收瓶颈 。此后，三星陆续获得高通、AMD、英伟达等客户订单，业务逐渐成长。2013 年，三星凭借苹果的更多订单首次闯入全球第四大晶圆代工厂的位置 。
但在发展过程中，三星也遭遇挫折。2014 年，因与苹果的专利纠纷及制程工艺问题，苹果将 A8 芯片代工订单交给台积电，后续 A 系列芯片订单也大多被台积电拿下。2020 年发布的采用三星 5nm 工艺的骁龙 888 芯片，以及后续基于 4nm 工艺的骁龙 8 Gen 1 芯片，均出现功耗和发热严重的问题，导致高通重新选择台积电代工，这对三星晶圆代工业务造成不小打击。尽管如此，三星并未停止前进的步伐，持续投入研发，努力提升技术水平，试图在竞争激烈的晶圆代工市场中占据更有利的地位。
三星晶圆的技术突破
（一）400 层晶圆键合技术
在全球半导体行业瞩目的国际固态电路会议（ISSCC）上，三星电子的首席技术官宋在赫推出了一项极具开创性的 400 层晶圆键合技术，宛如一颗重磅炸弹，在业内引起了轩然大波。这一技术以独特的多片晶圆堆叠方式为核心，堪称存储技术领域的一次重大革命。
传统的 NAND 闪存堆叠方式存在着明显的单层堆叠限制，随着层数的增加，面临着诸多技术瓶颈，如信号传输延迟、散热困难等，限制了存储能力和性能的进一步提升。而三星的 400 层晶圆键合技术通过堆叠四片晶圆（2+2）的 “Multi-BV NAND” 结构，成功打破了这一传统限制 。这种创新的堆叠模式使得 NAND 存储器能够实现超过 1000 层的堆叠，极大地提升了存储密度。
更高的堆叠层数意味着在相同的物理空间内能够容纳更多的存储单元，从而显著提高 NAND 闪存的存储能力，满足如数据中心、人工智能等领域对海量数据存储的迫切需求。而且，这种创新结构还优化了信号传输路径，减少了信号干扰，提升了数据读写的速度和稳定性，使得三星的晶圆在性能上领先于众多竞争对手。
（二）低温蚀刻与钼沉积技术
除了备受瞩目的 400 层晶圆键合技术，三星还披露了低温蚀刻和钼沉积这两项创新技术，它们同样为三星晶圆的技术突破增添了浓墨重彩的一笔。
低温蚀刻技术主要应用于 400 层及以上的 NAND 通孔制造，其最大的亮点在于能够在超低温条件下依然保持高速蚀刻的能力。在高层数的 NAND 闪存制造中，随着堆叠层数的不断增加，蚀刻过程中的温度变化容易导致材料的热胀冷缩，进而引发堆叠问题，如层间错位、结构变形等，这些问题严重影响了产品的质量和性能。而三星的低温蚀刻技术有效解决了这一难题，在低温环境下进行高速蚀刻，极大地减少了由于温度变化导致的堆叠问题，为高层数 NAND 闪存的大规模生产提供了有力保障 。目前，东京电子和 Lam Research 等公司也敏锐地捕捉到了这一技术的潜力，正在积极开发相关设备，足见该技术在行业内的影响力。
钼沉积技术则是将钼元素引入字线材料中，用以替代传统的钨和氮化钛材料 。在半导体器件中，字线的性能对于晶体管的工作效率和整体性能有着至关重要的影响。传统的钨和氮化钛材料在降低晶体管电阻率方面逐渐达到极限，而钼元素的引入则带来了新的突破。钼具有较低的电阻率，能够显著降低晶体管的电阻，从而提升 NAND 闪存的性能。据业内人士透露，使用钼材料后，不仅可以提升器件的性能，还可能使层高降低 30% 至 40%，这对于进一步缩小芯片尺寸、提高集成度具有重要意义 。随着钼沉积技术的应用，相关的材料市场也将迎来变革，蚀刻液剂、动力气体等材料都将受到影响，推动整个半导体产业链不断创新和发展。
三星晶圆的市场地位与竞争
（一）市场份额与排名
在全球半导体市场的激烈竞争中，三星一直占据着重要的地位。根据市场调研机构 Counterpoint 的数据，2024 年三星以 11.8% 的市场份额位居全球半导体品牌厂商榜首 。这一成绩的取得，得益于三星在存储芯片领域的强大实力以及在先进制程工艺上的持续投入。在存储芯片市场，三星凭借其在 DRAM 和 NAND 闪存方面的技术优势和大规模生产能力，牢牢占据着市场主导地位。随着人工智能（AI）需求的大增以及存储芯片需求的增长和价格回升，三星在存储芯片市场的营收预计在 2024 年同比大涨 64% ，这无疑为其在全球半导体市场的领先地位提供了有力支撑。
在晶圆代工市场，三星同样是不可忽视的重要力量。尽管与行业龙头台积电相比，三星在市场份额上仍有一定差距，但也在市场中占据着一席之地。2024 年第三季度，三星晶圆代工营收为 22.57 亿美元，市场份额达到 9.3%，排名第二 。不过，三星在晶圆代工市场的份额并非一帆风顺，其市场份额的变化受到多种因素的影响。一方面，先进制程工艺的研发和量产进度对其市场份额有着重要影响。如三星在 3nm 制程工艺的良率和功耗控制方面逊于台积电，导致其在与台积电争夺高端芯片代工订单时处于劣势，像高通、谷歌等原本与三星紧密合作的客户，也因这些问题将代工订单转向台积电 。另一方面，成熟制程市场的竞争也日益激烈，中芯国际、华虹等企业凭借低价竞争策略，在成熟制程市场迅速抢占份额，对三星的业务构成了一定威胁 。
（二）与竞争对手的角逐
在晶圆代工领域，三星与台积电的竞争堪称行业焦点。台积电作为全球晶圆代工的龙头企业，在技术和市场份额上都具有显著优势。在先进制程工艺方面，台积电一直保持着领先地位，其在极紫外光刻（EUV）技术的应用上取得了显著进展，能够实现更小的芯片制程，提高芯片的性能和集成度 。苹果、英伟达、AMD 等众多高端客户都将台积电视为首选代工伙伴，台积电也凭借着这些优质客户资源和强大的技术实力，在市场份额上远远领先于三星。2024 年第三季度，台积电的市场份额高达 64.9% ，而三星仅为 9.3%。
然而，三星也并非毫无优势。三星拥有从芯片设计到制造的完整产业链，这种垂直整合的模式使其在芯片制造过程中能够更好地进行协同创新 。三星在内存芯片业务方面的优势也为其晶圆代工业务提供了一定的支持，其生产的 DRAM 和 NAND 闪存芯片广泛应用于各种电子设备中，为其积累了丰富的技术经验和客户资源。在技术研发上，三星也在不断加大投入，试图缩小与台积电的差距，如在 2nm 制程工艺上，三星采用了相对领先的 GAA（Gate-All-Around）技术，成功赢得了日本人工智能企业 Preferred Networks（PFN）的订单，从台积电口中 “夺食” ，展示出了其在先进制程领域的竞争力。
在存储芯片市场，三星也面临着铠侠、长江存储等竞争对手的挑战。铠侠（原东芝存储）在 3D NAND 闪存技术方面有着深厚的技术积累，其 BiCS Flash 3D 闪存技术在市场上具有一定的竞争力。而长江存储作为中国存储芯片行业的代表企业，近年来发展迅速，通过自主研发和国际合作相结合的方式，取得了一系列技术突破。长江存储的 Xtacking 技术架构实现了存储单元与外围电路的独立加工，有效提升了芯片的性能和可靠性 。在 2024 年京东平台的双十一大促中，长江存储旗下的致态品牌首次获得京东 SSD 品类交易总额（GMV）及销量双料第一，超越了三星 ，这显示出长江存储在市场上的竞争力正在不断增强。不过，三星在存储芯片市场凭借其大规模生产能力和广泛的客户基础，依然占据着较大的市场份额，2024 年第二季度，三星在全球 NAND Flash 市场的份额达到 34.1% ，在与铠侠、长江存储等竞争对手的角逐中，暂时保持着领先地位。
三星晶圆的未来展望
（一）技术发展方向
在未来，三星有望在晶圆技术的多个关键领域持续深耕，推动技术的进一步革新。在晶圆堆叠层数方面，三星已经凭借 400 层晶圆键合技术展现出了强大的技术实力，未来极有可能继续挑战更高的堆叠层数，朝着实现 1000 层甚至更多层数的目标迈进 。这不仅需要在晶圆键合技术上不断优化，提高键合的精度和稳定性，还需要解决随着层数增加而带来的信号传输、散热等一系列复杂问题。通过与设备供应商如东京电子、Lam Research 等紧密合作，三星有望开发出更先进的设备和工艺，以支持更高层数的晶圆堆叠 。
在制程工艺优化上，三星也不会止步。目前，三星已经在 3nm 制程工艺上实现量产，并计划在 2nm 制程工艺上取得突破 。未来，三星可能会进一步优化现有制程工艺，提高芯片的性能、良率和能效比。如在 2nm 制程工艺中，三星可能会进一步完善 GAA 技术，充分发挥其在降低功耗、提高晶体管性能方面的优势，从而在与台积电等竞争对手的角逐中占据更有利的地位 。三星还可能会探索新的材料和技术，如碳纳米管、量子点等，为未来的制程工艺发展开辟新的道路。
在存储技术方面，三星可能会继续投入研发，提升 NAND 闪存和 DRAM 的性能和容量 。随着人工智能、大数据、物联网等新兴技术的快速发展，对存储芯片的性能和容量提出了更高的要求。三星可能会通过改进存储单元的结构和材料，提高存储密度和读写速度，同时降低功耗和成本，以满足市场对存储芯片不断增长的需求 。
（二）对行业的影响
三星晶圆的持续发展将对全球半导体行业产生多方面的深远影响。在技术创新方面，三星的技术突破将为整个行业树立新的标杆，激发其他企业加大研发投入，推动半导体技术的快速发展 。如三星的 400 层晶圆键合技术和低温蚀刻、钼沉积等技术的推出，将促使其他企业加快在这些领域的研究和开发，推动行业整体技术水平的提升 。这种技术竞争将带来更多的创新成果，加速半导体行业的技术迭代，为人工智能、物联网、5G 通信等新兴领域提供更强大的技术支持 。
在市场格局方面，三星晶圆的发展将加剧市场竞争，促使行业格局发生变化。如果三星能够在先进制程工艺和存储技术上取得更大的突破，提高芯片的性能和良率，降低成本，那么它将有可能在晶圆代工和存储芯片市场中获得更多的市场份额 。这将对台积电、铠侠、美光等竞争对手构成更大的挑战，促使它们不断提升自身的竞争力。三星与客户之间的合作关系也将对市场格局产生影响。如果三星能够赢得更多高端客户的订单，如苹果、英伟达、高通等，那么它将在市场中占据更有利的地位 。
在产品应用方面，三星晶圆技术的发展将推动电子产品的性能提升和创新。随着三星晶圆技术的不断进步，芯片的性能将得到显著提升，这将使得智能手机、电脑、平板电脑等电子产品的运行速度更快、功能更强大、续航时间更长 。在人工智能领域，高性能的芯片将加速 AI 算法的训练和推理速度，推动人工智能技术的发展和应用；在物联网领域，低功耗、高性能的芯片将支持更多的设备连接和数据传输，促进物联网的普及和发展 。三星晶圆技术的发展还将为新兴领域如量子计算、自动驾驶等提供技术支持，推动这些领域的创新和发展 。