整合为王,HBM技术发展如何驱动台积电与三星的合作?

袁遗说科技 2024-10-04 19:18:39

本文由半导体产业纵横(ID:ICVIEWS)编译自technews

继AI推进HBM的崛起后,半导体的下一个风口浪尖又在何方?

虽说时光无法倒流,但若将时序回推至几十年前,即使是如英特尔、台积电等掌握最尖端技术的半导体巨擘,恐怕也难以料想,HBM 及一度式微的DRAM 产业,会成为时下最当红的议题。

如果今年4 月,韩国HBM 领头羊SK 海力士与台积电于最新一代高频宽存储器HBM4 的强强联手还不够震撼,9 月的SEMICON Taiwan 盛会上,传出三星将与晶圆代工宿敌台积电共同开发buffer-less HBM4 的消息,更印证了AI 驱动异质整合的威力,不仅打破存储器与逻辑芯片之间的疆界,更超越台韩半导体对立的新仇旧恨。

翻开全球半导体近代史,美、中国台湾、韩势力的角力,一直是扣人心弦的主轴。其中,台积电向来与三星有难解纠葛:台积电于2000 年退出标准型DRAM 市场的决定,泰半与三星当时在存储器领域的强大有关。此外,两者除了在晶圆代工先进制程激烈交锋,情感面上,研发大将梁孟松于2010 年代转投三星,担任半导体首席研发主管,又为两强间的矛盾记上一笔。

多年前退出存储器战场的台积电,如今却因缘际会,透过与客户共同进行技术研发,密切合作,将触角从AI 芯片组中的SoC、GPU 等芯片,伸向为基础裸晶代工,进而在HBM 市场走得更长远,甚至让宿敌三星不得不与之携手。

HBM(High Band-Width Memory)亦即高频宽存储器,是AI 时代进行高速运算、训练语言模型不可或缺的关键元素。这项新兴的高速存储器技术,透过3D 堆叠封装,将DRAM 晶粒垂直堆叠,再以硅通孔(TSV)的方式互连,借以提升存储器频宽,并同时降低功耗及体积,因此最适合AI 服务器等应用。AI 时代对高速运算的殷切需求,也让原本在存储器市场落后于三星的SK 海力士,搭着NVIDIA 带起的浪潮乘势而起。

只是,随着HBM 迭代演进,第六代的HBM4 将于2025 年至2026 年间迈入量产,几项重大变革促使存储器厂商另寻外援,找上专业晶圆代工厂合作。首先,三星及SK 海力士都直言,HBM4 将走向“客制化存储器”的时代,HBM 产品得依客户需求加上更多功能,而基础裸晶(Base Die)就是当中可以着墨的空间。

据SK 海力士资深副总裁暨封装开发副社长李康旭(Kangwook Lee)于SEMICON 期间的说明,标准HBM 和客制化HBM 采用的核心芯片(Core Die)基本相同,主要的差异为基础裸晶(Base Die)不同,客户盼能在客制化HBM 的Base Die 中加入特殊IP,以进一步提升芯片效率。

这点便衍生出HBM4 与前几代HBM 最大的不同:搭载于HBM 封装最底层的Base Die,从原来由存储器公司自行生产,改由交付晶圆代工厂,以先进的逻辑制程生产。

以SK 海力士及台积电的合作为例,在HBM3e 之前,HBM 的Base Die 都是由SK 海力士自行制造。但自HBM4 开始,制造将外包给台积电,据闻将以5 纳米、12 纳米等先进制程制造。

在HBM3、HBM3e 于NVIDIA 认证进度落后SK 海力士及美光的三星,其实有能力提供从存储器生产到代工和先进封装的HBM 一条龙服务,也一度传出将用自家晶圆厂的4 纳米制程,量产HBM4 的Base Die。不过显然为进一步整合NVIDIA、Google 等主要客户所要求的客制化功能,最终仍选择与先进制程强大的台积电携手,研发所谓的“buffer-less HBM4”。

面对担纲AI芯片中枢神经角色、能够进行高速资料传输的HBM,半导体三强也因为对DRAM 的立场、营运布局迥异,如今有了不同的机遇。有别于台积电的成功、三星的试图力挽狂澜,1970 年开发出全球第一颗1K bit DRAM 芯片的英特尔,1985 年在日商围剿下决定退出DRAM 市场,谨守推进集成电路领域、堆高先进制程投资的路线,却因难以扩大代工业务,即时跟上行动通信、AI 等应用崛起的脚步,无力再现往日荣光。

那么,继AI 推进HBM 的崛起后,半导体的下一个风口浪尖又在何方?这个问题或许短期难以回答,但能肯定的是,能够跨界掌握整合型技术的企业,方能成为王者。

HBM明年供应过剩?机构警告:产能一半都卖不出去

据科创板日报报道,日前,法国巴黎银行旗下证券部门Exane BNP Paribas大幅下调美光评级,从跑赢大市(Outperform)直接下调至跑输大市(Underperform),目标价从140美元直接“腰斩”到67美元,理由便是担心HBM产能过剩和对传统DRAM定价的影响。

该行指出,由于HBM供应过剩,DRAM价格修正速度快于预期,这可能导致更广泛的DRAM市场的衰退。

其预计在2025年底前,HBM产能将大幅超出需求,这将进一步打压价格:2024年底前,HBM的已装机晶圆月产能已经达到31.5万片,到2025年将达到约40万片——而同时期的需求为16.8万片,甚至不到供应量的1/2。

Exane BNP Paribas进一步指出,到2025年,美光的表现将落后于其他AI半导体制造商同行们,主要原因就是HBM供应过剩,压低了美光内存芯片的平均售价;而如果美光的内存芯片的确因此降价,股价甚至可能跌破67美元的目标价。

之前SK海力士和美光都提到过,2024年HBM产能已经全部售罄,2025年产能也已经基本分配完成;SK海力士还表示订单能见度可达2026年一季度。

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