三星HBM4存储制造产率达到80%,而英伟达和AMD考虑在供应危机中降低规格。
三星电子在第六代高带宽内存(HBM4)的良率达到业界所称的"黄金良率"80%范围,为下半年的激进扩产做好准备。该良率在2月开始大规模生产时低于60%,在六个月内已趋于稳定,迅速将HBM市场竞争从技术开发阶段转向产能战。
三星HBM4的良率最近达到了80%的标志——这是半导体制造中的一个关键转折点,缺陷率被最小化,稳定产出得到保证,盈利成为可能。根据业界人士说法,"最初的年底良率目标是80%,但随着下半年大规模生产量的提升,工艺改进的速度超出预期。"
三星良率稳定快于预期得益于其存储、晶圆代工和先进封装部门从设计阶段开始协作的"交钥匙"系统。公司克服了热压缩非导电薄膜(TC-NCF)工艺的局限——这曾被视为实现高良率的主要障碍——成功地同时控制了速度、功耗和热量。
良率稳定后,三星正在加快下半年的市场攻势。三星存储业务执行副总裁金재준在第二季度财报电话会议上表示,"第三季度HBM4收入将比上一季度增长三倍以上",并称"下半年,HBM4收入将轻松超过总HBM收入的60%"。据报道,三星设定目标在年底前将其HBM市场份额提升至约38%——相当于其DRAM市场份额。
全球投资银行瑞银集团预测,基于HBM比特出货量,SK海力士今年将保持48%的份额维持领先地位,而三星将在明年以41%的份额略微超越SK海力士的39%份额。
SK海力士利用其自第一代HBM以来所有一代产品的大规模生产经验,加上强大的客户信任,作为其最大的竞争优势。SK海力士HBM销售与营销副总裁金기태在第二季度电话会议上强调:"HBM4的竞争力只有在具备稳定良率和质量的大规模供应能力时才是完整的。当前的大规模生产良率和质量已接近已进入成熟阶段的上一代(HBM3E)产品水平。"业界人士表示,SK海力士的HBM4良率也已进入80%范围。
在良率稳定的同时,三星正在加快其主要位于华城和平泽园区的设施扩建,以满足全球科技巨头公司的爆炸性需求。在华城园区第1产线(H1),公司正利用闲置洁净室空间扩大通用DRAM后段工厂。在平泽园区第4产线(P4),公司正在建设最新的10纳米级第六代(1c)DRAM用于HBM的生产线。同时还在新的地址上进行第5产线(P5-1)和第6产线(P5-2)等新晶圆厂的建设。
三星电子与SK海力士之间的真正HBM霸权之争预计将在第七代HBM4E市场中决出胜负,预计明年开始大规模生产。三星电子首席技术官(CTO)兼半导体研究中心所长宋재혁在6月下旬内部管理简报会上表示:"HBM4E可靠性测试良率已升至70%以上,下一代10纳米级第七代(D1d)DRAM工艺也已在竞争对手中获得优势。"三星已在5月底向主要客户送出HBM4E 12层高堆叠样品。
尽管三星电子和SK海力士在扩大HBM4供应,但市场需求仍明显超过供应。因此,全球AI芯片制造商如NVIDIA和AMD正在转向"低规格"策略,降低其下一代加速器的内存规格。
NVIDIA已测试了其下一代AI芯片"Rubin Ultra"的至少三个原型版本以应对HBM短缺。虽然Rubin Ultra最初计划采用性能最高的HBM4E 12层高堆叠,但据报道,NVIDIA正在强烈考虑优先采用HBM4E 8层高或上一代HBM4 8层高和12层高产品。
AMD也正在计划以HBM4 8层高和12层高两种模式推出其下一代AI加速器"MI400"。在第二季度财报电话会议上,AMD首席执行官Lisa Su暗示了这一灵活的采用政策:"如果高容量内存在特定工作负载中从总拥有成本(TCO)角度不能提供明显优势,我们可以调整内存容量以满足客户需求。"
降低内存规格必然导致芯片性能下降。即使是同样的12层高产品,HBM4相比HBM4E提供更低的容量和数据传输带宽,在功率效率、热控制和运行稳定性方面也有滞后。尽管有这些权衡,AI芯片制造商之所以做出这一选择是因为下一代内存的物理产能限制几乎没有缓解的迹象。
根据JEDEC规范,HBM4E的带宽比HBM4高约38%。市场研究公司TrendForce指出:"由于DRAM供应短缺预计将持续到2027年,内存制造商可分配用于HBM生产的晶圆产能极其有限。"分析表明,由于高度复杂的HBM4E 12层高产品面临严格的认证流程和不确定的良率爬升,AI芯片生态已提前开始调整内存规格。
尤金投资与证券公司评估NVIDIA的举措是"一项旨在用有限产量生产更多AI芯片的战略"。如果内存容量减少,需要运行大型AI模型的科技巨头讽刺地可能不得不购买更多的AI芯片。
在芯片制造商中传播的"低规格"趋势预计将加强南韩内存供应商的地位。随着供应短缺加剧,三星电子和SK海力士在HBM市场的定价权可能进一步加强。TrendForce预测"HBM供应商将在明年保持定价权",并补充说"整个行业已经预期HBM价格将大幅上升"。采用HBM4作为下一代AI加速器替代方案的趋势对三星和SK海力士都是积极的。
此外,中国的CXMT正在维持其定价底线,抵消了科技巨头交叉采用更便宜的中国元器件的策略,并增强了南韩内存公司的谈判力量。最近的一个例子是苹果试图与CXMT协商移动DRAM供应定价以降低制造成本,但CXMT拒绝了降价。