80年历史看三星半导体超越英特尔绝非偶然?(上篇)
设计创新并没有仅仅停留在工程设计上,同时亮相的还有一项新的营销活动:“一款可以在山区打电话的手机”。最初,SH-700的每月销量为六千台,到了1994年4月份,在一系列营销活动和口碑的影响下,它的销量上升到每月一万六千台。后续产品SH-770 Anycall于1994年10月份推出,旨在提升品牌影响力。到了1995年中期,改革后的三星手机部门经过短短两年时间,就取代摩托罗拉成为韩国手机市场份额的领导者,并一直保持至今。
还有一件大多数消费者并没有意识到、但是在三星员工的眼中非常具有教育意义的一次质量事故。大量后来被发现死机的SH-770手机发货前经过了工厂筛选,李健熙选了一批SH-770作为节日礼物,结果收到了一些反馈:有一些手机死机,不工作。尴尬的李健熙进行了进一步的调查,结果发现了一大批砖头手机。
1995年三月,李健熙高调参观SH-770的制造工厂-龟尾工厂。有两千名员工被邀请参加在一个很大的院子里举行的集会,现场所有人都被发了一条印有“质量第一”的头带。在院子中央,树立着“保证质量就是我的骄傲”的旗帜,周围就是工厂生产出来的砖头手机和传真机-有人说总共有15万台之多。李健熙找来一些身强力壮的工人挥舞着有力的锤头,充满仪式感地砸碎了这些也许有些是良品的手机,并把它们扔进篝火,付之一炬。在熊熊燃烧的火光下,许多人感动地当众落泪。这是一个永远都不会被忘记的事故和教训。
寻找数字世界的根基
三星的设计团队也被赋予了新的历史使命:要尽可能快地将数字功能融入到各类产品中。三星从三个方面发展了如今在移动设备中占有重要地位的主要技术:DRAM、闪存和CDMA。
当时的三星已经成为了DRAM的头号制造商。连续五年对200毫米晶圆厂高达5亿美金或以上的大规模投资,使得三星在1993年就成为了全球DRAM市场份额的领导者。重金支持的研发部门正在准备下一个重量级产品-256Mb的DRAM,这将使得它们首次领先于日本的科技巨头。
当时的东芝已经开发出一种名为NAND闪存的新技术,但是它很快就在英特尔推出的替代性产品Nor闪存(具有不同的应用特性)上败下阵来。为了扩大NAND闪存的市场存在空间,东芝于1992年12月向三星授权了其NAND闪存设计。这一次,三星同样不孚众望,从获得技术许可到拿下市场领导者地位再一次用了大概十年时间,1994年,三星发布了第一代NAND闪存器件,到2002年底时,它就以54%的市场份额占比成为了NAND闪存市场的全球领导者了。
手机的数字化意味着对另一种新技术的大规模投资。在欧洲全力推进其GSM愿景的背景下,美国的运营商在D-AMPS、GSM、CDMA方面对2G进行了大规模投资,这一次,作为韩国的代表,三星采取的大胆的策略。
William C. Y. Lee博士是贝尔实验室开发AMPS的过程中的重量级角色,他与一家开发CDMA技术的年轻公司-后来大名鼎鼎的高通公司-进行了密切合作。作为Pacific Telesis的首席科学家,Lee领导了多个CDMA网络的试验部署。通过Lee,高通公司被介绍给韩国政府,当时的韩国通信部(MoC)正在寻求一种方法来帮助推动韩国进入本土之外的电信领域。
经过多轮复杂的谈判,高通和韩国的电子和电信研究所(ETRI)于1991年5月就CDMA基础设施达成了联合技术开发协议。
现在,从表面上看,选择CDMA似乎是一件顺理成章的事情。与D-AMPS或GSM等TDMA系统相比,CDMA拥有众多技术优势,其中之一是用更少的蜂窝塔实现更好的用户容量,这意味着更低的基础设施部署成本。但是,当时的高通还是一家很年轻的公司,它的CDMA技术尚未在大规模部署中得到证实,而且高通公司拥有该技术,使用它需要支付版税。
在经济性上的效应使得CDMA更加具备吸引力。选择CDMA将有效锁定外国基础设施供应商和手机供应商,让韩国人有时间与高通公司合作开发独特的解决方案。如果在其他地方采用CDMA,韩国公司还可以从技术出口中获利。韩国政府指定四家韩国电子制造商 - 现代、LG、马克森电子和三星进行这项工作,目标是1996年推出CDMA网络和终端手机。
最初,对于年轻的高通公司来说这是一个巨大的胜利,因为它可以为整个韩国的CDMA手机和基础设施提供芯片组,韩国制造商采用了当时堪称独特的方式支付版税,将其手机销售价格的一定百分比作为版税,高通公司反过来帮助资助了与ETRI的进一步联合开发工作。SK电信IS-95A CDMA服务于1996年1月在首尔首次运营。仅仅一年多之后,在韩国使用CDMA网络的用户已经突破了100万户。
在韩国阵营推出的首批CDMA手机中,三星的SCH-100是一款重量为175克的直板手机,该手机于1996年3月份发布,采用了高通早期的MSM芯片组。高通早期的MSM芯片组并不是基于ARM的,直到1998年,高通才拿到了ARM的许可。1997年6月,三星开始在美国向Sprint出口改装的SCH-1011手机。
CDMA在很多地区都获得了认可。到了1997年年底,三星已经迅速占领了全球CDMA手机市场55%的份额。自此,三星开始在移动设备上开展兼容性策略,它们同时为国内市场和各个出口地区的市场开发多款手机型号。下面列举一些1998年出现的手机:支持SMS短信的SCH-800 CDMA翻盖手机,SPH-4100 PCS手机的重量降到创纪录的98克,奠定了新轻量级标杆,还有向欧洲出口的SGH-600 GSM手机。
前所未有的ARM许可
三星在ASIC设计上的步伐也在加快。1994年5月,三星支付了大笔费用获得了ARM6和ARM7的许可,并可以得到ARM的咨询支持。三星基于ARM内核芯片的首批产品-三星DVD-860-面向的是一个全新的市场类别。三星于1996年11月份发布了第一款DVD播放器,其中包含三星开发的四颗ASIC,该产品一经问世,所向披靡,迅速击败了包括东芝、松下和先锋在内的业界巨头。
在Hot Chips 1996大会上,三星展示了一颗疑似用在其首款DVD播放器中的ASIC:MSP-1多媒体信号处理器。它结合了ARM7内核和专有的256位矢量协处理器,用于实时MPEG视频解码,还集成了可以用于定制应用的10K自由门电路。MSP-1采用0.5微米CMOS制造工艺,采用128引脚封装,带有帧缓冲存储器总线的版本扩展为256引脚封装,功耗为4瓦。
后来,三星顺理成章得将其在ASIC上面的工作成果扩展到了手机上面。1996年9月,三星获得了ARM7TDMI内核的许可。到了1998年年底,三星已经打造了一颗可供内部使用的CDMA芯片组,它于1999年年初首次应用在三星的SCH-810 CDMA手机中,并与用于CDMA基带的Conexant Topaz芯片组配合使用。1999年2月,三星获得了ARM9TDMI内核和ARM920T处理器的许可,准备开发基于新的0.25微米工艺、运行速度超过150 MHz的相应部件。
三星第一颗大规模商用的SoC是2000年推出的S3C44B0X,这是一款基于66.7 MHz ARM7TDMI的部件,由Dany Hiptop设计 - 该公司由安迪鲁宾创建。几年之后,三星进入智能手机市场,安迪鲁宾发明了安卓,它们之间的偶然碰撞成为了整个移动行业的转折点。S3C44B0X为160引脚封装,采用0.25微米工艺制造。
2002年7月,ARM和三星达成一项全面的长期许可协议。该协议使得三星可以在协议的未指定期限内完全访问所有当前和未来的ARM IP。一位业内观察员将它称为“吃到饱”的许可协议。 这项前所未有的协议将三星从一家单纯的ARM公司客户转变为开发ARM路线图未来发展方向的合作伙伴。
在2002年10月的微处理器论坛上,三星秀了秀肌肉,展示了它们对ARM技术路线图可能产生的影响。ARM提供的ARM1020E原型内核设计用于0.13微米工艺,运行频率为325 MHz。 三星借鉴了Alpha微处理器的技术,将ARM1020E重新设计为“Halla”核心。Halla内核仍然使用0.13微米制造工艺,但运行频率高达1.2 GHz,成为业界第一颗突破了1 GHz运行主频的ARM设计。
三星为手机等移动设备准备就绪了一系列令人惊叹的半导体技术:DRAM、闪存、ARM处理器内核和ASIC、以及从电视和显示器上获得的小型LCD面板,所有这些零部件都来自其自家的晶圆厂。三星的运作方式是运用自己的产品组合和专业知识,覆盖两个新兴的移动应用领域:音乐播放器和智能手机。
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