Wird SbS, das anderen Smartphone-Herstellern große Kopfschmerzen bereitet, zur Trumpfkarte von Samsung werden?

Vor kurzem wurde bekannt, dass Samsung möglicherweise das 2nm-SF2P-Verfahren und die SbS-Packaging-Architektur verwenden wird, um seinen nächsten Flaggschiff-eigenentwickelten SoC Exynos 2700 zu fertigen. Angeblich wird dieser neue Chip die maximale Taktfrequenz auf 4,20 GHz anheben, was im Vergleich zum Vorgänger Exynos 2600 mit 3,9 GHz eine deutliche Leistungssteigerung bedeutet.

Zu dieser Nachricht richten viele Internetnutzer ihre Zweifel an der Ausbeute und der tatsächlichen Leistung des SF2P-Verfahrens. Schließlich waren die vorherigen Generationen von Samsungs eigenentwickelten Flaggschiff-Hauptchips alle durch das Herstellungsverfahren eingeschränkt und zeigten eine schlechte Energieeffizienz, sodass die Außenwelt natürlich Zweifel oder sogar eine Mentalität des "Zuschauens beim Spaß" hat. Aus unserer Sicht von 3eLife ist das SF2P jedoch "nicht wichtig". Die brandneue SbS-Packaging-Architektur ist das "Waffenstück" von Samsung, das Konkurrenten übertreffen und das Muster des High-End-Chipmarktes neu gestalten könnte.

Was ist SbS? Es verändert die bestehende Form von Chips grundlegend

Viele Leser kennen die SbS-Packaging-Technologie möglicherweise kaum. Um ihren Wert zu verstehen, muss man zuerst ihr technisches Prinzip klären.

SbS steht für "Side-by-Side-Parallel-Packaging", eine neue Generation von Chip-Integrationslösung von Samsung, die auf dem FOWLP (Fan-Out Wafer-Level Packaging) basiert. Ihr Wesen besteht darin, das traditionelle vertikale Stapellayout von SoC und Speicherchip zu durchbrechen und eine horizontale integrierte Packaging von Chips zu realisieren.

In dieser Architektur werden der SoC-Hauptchip und der DRAM-Speicher nicht mehr übereinander gestapelt, sondern nebeneinander auf derselben Ebene angeordnet. Anschließend werden diese beiden Chips mit einem HPB-Wärmeableitungsmodul abgedeckt, was nicht nur einen schnelleren und stabileren Hochfrequenzspeicher unterstützt, sondern auch das Wärmeproblem löst, das durch das traditionelle POP-Packaging entsteht, bei dem der Speicher den SoC wie "eine Decke zudeckt".

Einige Leser mögen denken, dass bei der POP-Packaging der Speicher direkt auf dem SoC gestapelt ist, sodass der Abstand zwischen den beiden Chips nicht kürzer und die Übertragungsverzögerung nicht niedriger sein sollte? Das stimmt aber nicht. Denn im Inneren des SoC befindet sich der Speichercontroller meist am Rand des Chips. Bei Verwendung von POP-Packaging folgt das Signal des Speichers tatsächlich einem Umwegpfad, der zuerst nach unten und dann nach oben verläuft.

Der Speicherinstallationsort des mit POP verpackten SoC wird tatsächlich von unten umgangen

Das heißt, im Inneren des SoC muss das Speichersignal zuerst von dem Controller am Rand des SoC nach unten durch die untere Schicht des Packagings laufen, dann horizontal umgeleitet werden und schließlich nach oben zurückkehren, um die Speicherchips auf der oberen Schicht zu verbinden. Auf dem gesamten Weg gibt es viele unnötige Umleitungen, Durchkontaktierungen und Ecken. Der Signalübertragungsweg ist lang und umständlich, was nicht nur die Leitungslänge stark erhöht, sondern auch zusätzliche Signalverluste und Übertragungsverzögerungen verursacht. Unter Hochfrequenzbetrieb des Speichers werden die Probleme von Störungen und Verzögerungen weiter verstärkt.

Im Gegensatz dazu kann bei der SbS-Packaging der Speicherchip genau am Rand des SoC platziert werden, an der Stelle, die dem Speichercontroller am nächsten liegt. Da keine Umleitungen erforderlich sind und die Verbindung direkt "Punkt-zu-Punkt" erfolgt, wird die Datenübertragungsentfernung auf physischer Ebene stark verkürzt.

Aus diesem Grund kann gemäß den derzeit veröffentlichten Daten die Speicherbandbreite des Exynos 2700 um 30 % bis 40 % deutlich gesteigert werden, was zu einem schnelleren App-Start, einem flüssigeren Wechsel zwischen mehreren Hintergrundaufgaben und einer stabileren Leistung bei hohen Lastszenarien wie Hochbildfrequenz-Spielen und Videoaufnahmen führt. Darüber hinaus kann das horizontale Layout die Gesamtdicke des Chips optimieren, mehr Spielraum für die Dünnheit des Gehäuses und das Stapeln des internen Raums lassen und gleichzeitig Leistung, Wärmeableitung und Gehäusedesign berücksichtigen.

Warum geht Samsung als Erster voran? Das liegt nicht nur am Leistungsdruck

Warum versucht Samsung also als Erster die SbS-Packaging-Technologie? Viele Leser mögen denken, dass Samsung zuvor die HPB-Packaging-Technologie erstmals vorgestellt hat, und glauben, dass dies ein Abhilfemaßnahme für die Mängel von Samsungs Herstellungsverfahren ist, eine resignierte Kompromisslösung, bei der "das Packaging das Versäumnis des Verfahrens ausgleicht". Die Sache ist aber wahrscheinlich viel komplizierter. Dass Samsung die SbS-Packaging-Technologie zuerst umsetzt, ist eher ein Akt der präzisen Positionierung von Branchenvorteilen und des Aufbaus technischer Barrieren.

Zuerst muss man wissen, dass die derzeit gängige PoP-Packaging-Technologie im Wesentlichen eine getrennte Lösung ist, bei der SoC und Speicher getrennt sind. Der SoC-Hauptchip und der Speicher sind zwei vollständig unabhängige Chips, und Chiphersteller wie Samsung liefern nur die nackten Chips aus. Nachdem die Endhersteller sie eingekauft haben, führen sie auf ihren eigenen Produktionslinien das Stapeln, Löten und Packaging von SoC und Speicherchips durch. Kurz gesagt, im PoP-Modus liegen die Initiativen für den Hauptchip, die Speicherauswahl und das Montage-Packaging vollständig in den Händen der Endhersteller.

Im Gegensatz dazu ist SbS eine integrierte Vorverpackungslösung, die das Arbeitsmodell der Lieferkette grundlegend verändert. Vor der Auslieferung des Hauptchips wird Samsung den SoC und den Speicher der entsprechenden Spezifikation zu einer integrierten parallelen Verpackung verarbeiten, kalibrieren und anpassen. Das direkt ausgelieferte Produkt ist ein integriertes Modul aus "SoC + Speicher", das die Endhersteller direkt für die Montage des gesamten Geräts verwenden können.

Was bedeutet das also? Zuerst ist die Prozessgenauigkeit der professionellen Packaging-Produktionslinien von Samsung, einem der weltweit führenden Halbleiterriesen, weitaus höher als die der SMD-Montagelinien von gewöhnlichen Mobilfunkherstellern. Die integrierte SbS-Packaging vermeidet von Anfang an Prozessfehler, kalte Lötstellen und Ablösen von Lötverbindungen, die bei der zweiten Lötung durch Endhersteller auftreten können, und beseitigt vollständig Probleme wie Abstürze und Neustarts, die durch abgelöste Speicherchips bei langfristiger Nutzung von Mobiltelefonen entstehen.

Der wichtigste und am leichtesten zu übersehende Kernpunkt liegt darin, dass die SbS-Packaging-Methode, bei der der SoC bereits vor der Auslieferung des Chips mit dem Speicher verbunden ist, das Produktiterations- und Lagerbestandsmodell der Mobilfunkbranche grundlegend verändert und den meisten Endherstellern Herausforderungen bereitet.

Im PoP-Packaging-Modus kann der Endhersteller, wenn er in der Vorbereitungsphase plant, 12 GB Speicher zu verwenden und den entsprechenden SoC im Voraus einkauft, aber kurz vor der Markteinführung des neuen Geräts der Speicher stark im Preis fällt, das Plan vorübergehend anpassen, kostengünstigere 16 GB Speicher neu einkaufen und selbst löten und montieren, um die Konfiguration schnell zu aktualisieren und die Produktwettbewerbsfähigkeit zu verbessern.

Im SbS-Packaging-Modus hingegen verschwindet dieser Raum für flexible Anpassungen vollständig. Da der 12-GB-Speicher bei der Auslieferung bereits mit dem SoC-Hauptchip verpackt ist, kann er nicht einzeln zerlegt und ausgetauscht werden. Wenn sich die Marktlage ändert und die Produktkonfiguration aktualisiert werden muss, können die Endhersteller die Speicherchips nicht einzeln austauschen, sondern müssen den gesamten Bestand der ursprünglich verpackten SbS-Chips aufgeben und neue Module mit 16 GB Speicher neu einkaufen. Das führt zweifellos zu sehr hohen Lagerverlusten und versunkenen Kosten, was den Gewinnraum der Produkte verkleinert.

Als Erster die fortschrittliche Packaging-Technologie ausprobieren: Samsung zielt auf die Zukunft der Branche ab

Aus diesem Grund wird die Verbreitung der SbS-Packaging-Technologie zweifellos die meisten Mobilfunkhersteller, die keine eigene Fähigkeit zur Chipherstellung und Speicherproduktion haben, vor umwälzende Herausforderungen stellen. Sie werden gezwungen, bereits bei der Projektierung des Produkts die zukünftige Marktlage des Speichers präzise vorherzusagen, und es gibt fast keinen Raum für Fehlversuche.

Gleichzeitig könnte der Verkaufszeitraum eines einzelnen Modells zur Vermeidung von Lagerrisiken weiter verkürzt werden, und das Tempo der Produktiteration wird ständig beschleunigt. Darüber hinaus werden die Endhersteller höchstwahrscheinlich eine differenzierte Strategie anwenden: Sie werden die SbS-Packaging-Technologie mit hoher Bandbreite, geringer Wärmeentwicklung und hohen Kosten nur auf Ultra-Flaggschiff-Modelle anwenden, während bei gewöhnlichen High-End-Modellen weiterhin die PoP-Packaging-Lösung mit ausgereiftem Prozess, flexibler Anpassung und niedrigeren Kosten, aber etwas schwächerer Wärmeableitung und Leistung verwendet wird.

Diese Regel, die für andere Hersteller sehr streng ist, stellt für Samsung selbst jedoch kein Problem dar und kann sogar zu einem exklusiven Marktvorteil werden. Schließlich ist Samsung in der globalen Mobilfunk-Lieferkette eines der wenigen Unternehmen, die gleichzeitig die Fähigkeit zur eigenständigen Produktion von Speicherchips, zur eigenständigen Entwicklung von High-End-Chips und zu erstklassigen Wafer-Packaging-Produktionslinien verfügen und die gesamte Kette von "Speicherproduktion - Chipdesign - Packaging-Test" vollständig selbst kontrollieren.

Diese Vorteile in der gesamten Industriekette geben Samsung eine Flexibilität, die andere Endhersteller nicht haben. Sie können die Speicherspezifikation und das Produktionsverhältnis der SbS-Packaging-Chips gemäß der Planung neuer Geräte und der Preisschwankungen auf dem Markt in Echtzeit anpassen, das Lagerrisiko präzise kontrollieren und keine hohen versunkenen Kosten tragen. Während andere Hersteller durch die Mängel der Lieferkette eingeschränkt sind und sich nur passend an die Marktregeln anpassen können, kann Samsung das Tempo der Produktiteration bestimmen und den Wert von SbS maximal entfalten.

Daher ist die SbS-Packaging-Technologie nicht so sehr ein blindes technisches Experiment von Samsung, sondern eher eine strategische Positionierung, die auf den Vorteilen der gesamten eigenen Industriekette basiert und den High-End-Markt präzise abdeckt. Die übermäßige Konzentration auf die Kontroverse um die Ausbeute des SF2P-Verfahrens ist eigentlich verkehrt. Schließlich ist die Iteration des Herstellungsverfahrens nur eine grundlegende Verbesserung. Die SbS-Packaging-Technologie könnte die Trumpfkarte von Samsung sein, um die dreifachen Engpässe bei Leistung, Wärmeableitung und Lieferkette zu überwinden.