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“拳头产品”亮相进博会 三星半导体科技实力尽显

发布时间:2021-11-06 15:38  来源:半导体行业观察    背景: 无障碍阅读通道

  2亿像素CIS(CMOS图像传感器)、基于EUV技术的14纳米DDR5内存……进博会三星展台入口处的3D裸眼大屏上,代表晶圆代工、存储芯片等全球前沿科技水平的产品影像轮流播放,吸引了大量科技爱好者的目光。在展区现场,三星展出的晶圆吸引众多参观者打卡留影,5nm SoC(系统级芯片)、128层NAND(计算机闪存设备)、第六代显存、车用CIS等高端产品也成为人气展品,彰显出三星在高端装备制造领域的强大技术实力。

第四届进博会三星展台

  今年是三星第四次参加进博会,也是三星首次从消费品馆转移到技术装备馆参展。在本届进博会首次设立的集成电路专区,三星作为全球领先的半导体企业,是该专区最大的核心参展商之一,通过对技术创新实力的全面展示,透射出对信息产业发展的重要支撑。

  领先技术支撑前沿创新

  第四次参展进博会,三星向产业链上游溯源,展示了面向消费电子、大数据、移动通信、人工智能、车载等热点应用和新兴产业的半导体技术。

  在推出两款5nm EUV手机SoC之后,三星将最先进制程拓展到可穿戴应用领域,扩展了智能终端的应用范围。本届进博会,三星展出的Exynos W920是全球首款基于5nm EUV工艺的可穿戴芯片组,搭载了两个ARM Cortex-A55内核和ARM Mali-G68 GPU,兼顾了能效与任务处理需求。与上一代产品相比,其CPU性能提升20%,GPU图形性能提升近10倍。此外,Exynos W920还采用了FO-PLP(扇出型面板级封装)技术,是目前可穿戴设备领域中最小的封装。

三星首款2亿像素分辨率图像传感器

  影像能力已成为旗舰手机进行差异化竞争的主要路径。在推出业界首款超1亿像素CIS之后,三星又率先踏入2亿像素时代。本次展出的移动图像传感器ISOCELL HP1拥有2亿像素,单位像素0.64微米。面向暗光等重要使用场景,ISOCELL HP1可将16个相邻的像素合并成大像素吸收更多光线,拍出明亮清晰的照片。针对消费者对手机超高清影像创作的需求,ISOCELL HP1支持30fps 8K视频拍摄,通过合并4个相邻像素,将分辨率降低至50Mp或8192×6144,无需裁切或缩小全图像分辨率。

  随着全球数据量以指数级增长、数据类型逐渐多元,数据处理需要更加安全、高效的存储和读取技术。本届进博会上,三星展示了多款面向大数据业务的存储产品。

三星首款基于14纳米技术的DDR5内存

  DRAM是最为常见的系统内存,存储速度快、存储容量大,在计算机中常作为主存储器。三星展出的14纳米DDR5内存,是业内首款基于14纳米EUV技术的DRAM产品,容量可达512GB。与普通DDR4相比,功耗降低20%,频率可达7200MHz,能满足超级计算机、机器学习、人工智能等方面的需求,并通过提高性能和降低功耗,满足IT行业对绿色发展的要求。

三星新一代企业级SSD硬盘PM9A3系列

  NAND闪存方面,三星展出了新一代企业级SSD硬盘PM9A3系列,使用三星第六代V-NAND闪存技术,容量最高达7.68TB,速度可达6500MB/s,存储一部5GB的高清电影仅需约0.7秒,对需要高速处理大容量数据存储的用户及企业来说,可大幅提升工作效率。

  面向AI时代对超高速处理速度的需求,三星展示了针对AI效率提升的存储产品。代号为“Flashbolt”的HBM2E存储芯片,容量是上一代8GB“Aquabolt”HBM2的两倍,速度提高1.5倍,AI训练效率提高6倍,同时可显著提高带宽及电源效率,这将极大提升下一代计算机系统的性能。

  在汽车电子方面,ISOCELL Auto 4AC是三星专为汽车客户提供的首个集成式成像解决方案,可提供120分贝高动态范围图像并同时支持发光二极管闪烁抑制功能,适用于高清分辨率的车载环视影像系统或后视摄像头,目前已大规模量产。

  为信息技术产业提质增效

  半导体技术迭代带来的更高性能、更低功耗,是信息技术产业向前发展的动力源泉。三星电子的触角能伸向消费电子、智慧家居、新型显示、数据中心、移动通信、机器人等信息技术产业的方方面面,起到筑基作用的正是三星半导体。面向5G、AI等密集型任务带来的性能挑战,三星半导体通过逻辑代工、存储、手机AP等多方面业务,持续赋能产业的创新发展。

  半个世纪以来,摩尔定律始终是半导体技术进步的节拍器,其最直观的表现就是制程节点的跃迁。三星的代工业务起步于2005年左右,基于高端定位、技术投资以及与客户企业的合作开发,三星抓住了通信产品迅速发展的东风,实现了技术赶超。2017年,三星成立了独立的代工部门。2018年,三星晶圆代工业务已稳居全球前列。

  从HKMG到FinFet(鳍式场效应晶体管)再到3nm节点的全新架构GAA,三星一方面率先导入新架构,另一方面持续对原有架构进行优化,满足低、中、高端市场各类应用的能耗改善需求。三星在2021晶圆代工论坛宣布,计划2022年上半年量产首批3纳米芯片,2纳米芯片预计2025年批量生产。三星3nm GAA工艺与5nm工艺相比,芯片面积减少35%、性能提高30%、功耗降低50%。同时,三星发布了新的17nm工艺,是对主流FinFet架构的工艺强化。相比28nm工艺,17nm工艺实现了39%的性能提升和49%的功率效率提升。

  计算与存储密不可分,AI、车联网等强实时性技术,尤其对存储器的连接和处理速度提出了更高要求。三星的存储器布局始于20世纪80年代,通过技术吸收创新、逆周期投资,以及研发与生产紧密结合的“并行开发体系”,在十年间实现了技术反超,并至今保持在存储领域的绝对优势。如今,在DRAM、NAND、Nor Flash三大主流存储器产品中,三星在前两者的市占率均为全球第一,成为存储器技术升级与产品迭代的风向标。

  在DRAM领域,三星率先量产第二代、第三代10nm级产品,并率先将TSV、EUV技术用于DRAM生产,为业界提供超高速、超省电的存储器产品,满足5G、AI等高吞吐率技术的发展需求及数据中心等IT设施对能源效率的需求。NAND方面,三星首创的V-NAND技术,不再缩小cell单元来实现容量提升,通过堆叠更多层数的垂直存储,使SSD实现更高的存储密度、写入速度以及更低的功耗。三星计划于今年下半年推出基于双堆栈的176层第7代 V-NAND,满足5G智能手机、5G PC、IDC的存储需求。

三星新款 5nm 移动处理器 Exynos 1080

  面向5G等下一代新兴技术,三星推出了5G调制解调器、NPU、创新的LPDDR5等多种半导体技术。三星新款5G处理器Exynos1080、Exynos2100采用当前最先进的5nm EUV制程,并集成了NPU内核,以支持智能语音助理识别、智能摄影等AI增强功能。三星的LPDDR5作为 12 Gb移动 DRAM,将51.2 Gbps高传输速度与节能设计相结合,以低功耗、高速互联满足下一代通信产品需求。

  为强化在中国产业链、创新链的参与深度,三星近年来还深化了与中国本土企业的合作。三星的1.08亿像素CIS与小米联合研发,Exynos980和Exynos1080与vivo联合研发,最终使智能终端产品更加贴近国内客户企业和用户群体需求。

  龙头效应牵引本地产业集群

  半导体是设计和制造过程都非常复杂的产品,对技术的超高要求及不断扩大的应用需求,导致了该行业高度专业化的全球供应链结构。各国根据相对优势,在整个链条中发挥出不同作用。在半导体产业领域,中国虽然拥有庞大的客户市场和丰富的人力资源,但中国市场更需要龙头半导体企业发挥出带动作用和资源整合能力,从而打造独特的发展引擎。

三星西安半导体工厂车间

  2012年,三星在西安投建了全球最先进的存储芯片项目,至今已累计投资近260亿美元,成为了改革开放以来中国电子信息行业最大的外商投资项目。而伴随着三星半导体工厂的落户,几百家相关配套企业进驻西安,对当地的半导体产业链建设产生了强力的带动作用,也让西安逐步形成了过千亿元的半导体产业集群。

  外资企业本土化与本土企业国际化同为全球化的两个重要趋向。在中国努力构建“双循环”新发展格局的大背景下,三星紧抓机遇,成为推动中国电子信息产业发展的重要力量,一方面持续加大在华半导体等尖端元器件领域的产业投资,另一方面,深度融入、参与中国产业链的建设和发展。

  进博会上,三星展现的半导体产业链及代表性产品只是冰山一角,凭借持续不断的迭代式创新,三星正开启未来发展的新格局,中国无疑是重要市场。

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