内存芯片最下面那一层,正在决定英伟达下一代人工智能加速器跑多快。为了让这一层提速,韩国三星电子打破了自己多年坚持的做法——把它交给外部代工厂来做,而且用的是竞争对手的产线。
韩国媒体10月18日报道称,英伟达今年8月公开自研定制高带宽内存后,把生产任务交给了三星电子、SK海力士与美光三家存储企业,并提出两项统一要求:内存最底层的「基板」必须采用台积电3纳米工艺制造,核心存储芯片统一使用第六代动态随机存取存储器工艺。
基板位于高带宽内存最下面一层,由逻辑电路构成,决定数据在内存与图形处理器之间的传输速度。英伟达定制款把原本放在图形处理器上的内存控制器搬到了这一层,腾出的空间用来增加运算电路;为给控制器让位,它与外部芯片交换电信号的物理层面积,比标准高带宽内存缩小了六成。
在这类产品上,三星电子过去一直是「一条龙」——核心存储芯片和基板全部自己生产,台积电只在其后段的封装环节与三星有过兼容性合作。从内存制造环节开始与台积电合作,对三星来说
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还是第一次。
图1:半导体芯片在显微设备下接受检测的画面
据报道,三星电子设备解决方案部门在内部审查后决定接受英伟达的要求。不过在标准高带宽内存上,它仍将保持一条龙模式:今年年初
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全球最先量产的第六代产品,以及正在做量产验证的第七代产品,基板都用自家代工的4纳米工
图2:展会上展出的高带宽内存芯片与展示装置艺,核心芯片在韩国华城与平泽园区的产线生产。
促使三星改变做法的,是人工智能芯片同时撞上了性能与供给两堵墙。高带宽内存的数据传输速度跟不上图形处理器的运算速度,英伟达的定制方案希望借台积电的先进逻辑工艺把速度拉上去,同时用台积电的产能扩大供应。韩媒称,台积电被选中的原因之一,是其代工良率达到九成。
需求一侧的压力同样明显。业内预计,明年高带宽内存的需求将增长约九成,而生产这类内存要占用大量先进制程晶圆与设备,通用存储芯片的供应因此被挤紧。
三星电子也给自己留了后手。据业内人士透露,它同时在验证能否用自家代工产线制造这款定制内存的基板,以应对未来需求超过台积电产能的情况;对其他客户的定制高带宽内存,它仍坚持
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一条龙方式。
图3:高带宽内存核心晶圆与内存模块的展示画面
这一变化背后,是半导体产业重心在向人工智能与高性能计算迁移。三星电子代工业务中,高性能计算所占比重已从2017年独立时的5%升至今年的28%,公司计划到2029年提高到66%。
对三星电子来说,接受对手的工艺,是在标准产品上守住自己的体系、在定制产品上换取性能与产能;对英伟达来说,统一基板工艺能让不同供应商的产品表现更一致,也省去分别验证的麻烦。
有韩媒在报道中把这次合作形容为「与对手同床」:存储企业各自决定制造方式的时代正在改变,客户开始直接指定每一个环节的工艺。
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