一再错过的三星 切入GPU能曲线救国吗?

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毫无悬念,吸走了纳斯达克今年40%市值涨幅的英伟达,终于超越微软、苹果,以3.34万亿美元市值登顶了全球“股王”。凭借GPU+CUDA+NVlink高护城河,英伟达的“创世纪”神话究竟会延续多久尚无定论,但让一众诸侯羡慕嫉妒“很”之外仍存大写的“不服”。

这不三星决定杀入后院:近日有报道称三星电子在管理委员会会议上宣布了一项重要举措,决定投资GPU领域。

这一决策标志着三星公司内部议程的一次“地震级”转变,在此前讨论的议题通常围绕存储器、代工等领域的建设和设备投资等。

一再“错过”?

据三星电子治理报告,管理委员会于3月批准了“GPU投资提案”。该委员会由设备体验部门负责人韩钟熙、移动体验和存储业务部门总裁等高管组成。这是今年第三次会议,也是自2012年该议程公开以来首次作出GPU投资的决定。

看起来,三星也急红了眼。随着AI算力应用无处不在,英伟达GPU已成为无往而不利的“硬通货”,三星作为行业代工龙头,却难以吃到时代的红利。

众所周知制约GPU单芯片能力的最大瓶颈有GPU设计、先进工艺(包括先进封装)以及HBM。原本作为先进工艺第二大厂商,三星本可在GPU代工层面大赚一笔,没想到台积电凭借高良率的先进工艺产能和CoWoS先进封装,承包了英伟达的绝大部分产能,让三星望之兴叹。

近日半导体分析公司TechInsights最新报告显示,英伟达在2023年数据中心GPU出货量方面取得了爆炸式增长,总计出货量约为376万块,拿下了高达98%的市场份额,总收入达到362亿美元。而据估计,英伟达在2023年向台积电支付了77.3亿美元,占台积电收入的11%。

不止如此,HBM更是三星心中的“痛”。

要知道HBM是AI芯片中占比最高的部分,垄断算力的前提是垄断HBM。根据外媒的拆解,H100的成本接近3000美元,而其中占比最高的是来自海力士的HBM,总计达到2000美元左右,超过制造和封装,成为成本中最大的单一占比项。

但在这一领域,三星却大意失“荆州”,将市场拱手相让于对手SK海力士和美光。

HBM经历了几代发展,已进入到第四代HBM3和第五代HBM3E。在目前一代的AI芯片当中,各家基本已相继采用了第五代HBM3E。三星由于跟时不力,使得老对手SK海力士在很长一段时间内成为英伟达HBM的独家供应商,在2023年SK海力士基本垄断了HBM3供应,今年其HBM3与HBM3E的订单也已售罄。加之美光也不断加码,于2023年9月宣布推出HBM3E,计划2024年大批量发货的同时透露英伟达是主要客户之一。

尽管此际三星有些左支右绌,但毕竟财大气粗,三星也在着力多维布局寻求新突破。

下的大棋?

这一旨在增强其在GPU相关领域竞争力的举措即是明证,这对三星来说也意义重大。但三星到底是躬身入局,还是利用GPU来强化其工艺创新而不是开发和制造GPU,业界对此仍议论纷纷。

有专家对此分析,GPU赛道大热,三星到目前为止分羹太少,自然希望有更多的切入筹码。但从头开发GPU显然不太现实,英伟达的护城河是GPU+NVlink+CUDA的三位一体,而不是仅仅靠GPU支撑,这需要长时间的耕耘。对于三星来说,可行的仍是围绕GPU完善其工艺库,并融合其先进工艺、HBM的优势来提升竞争力。

而且之前三星已表示计划继续与英伟达合作,到2030年为全自动半导体工厂开发基于AI的数字孪生。

一位行业人士也表示,三星不太会入局开发GPU,这一投资决策应该是其重视HBM的一大策略。

细究起来,围绕 GPU的开发三星其实已有基石。此前,三星电子系统LSI业务部门与AMD合作,共同开发用于智能手机的GPU。2019年,三星电子和AMD宣布合作,获得AMD的RDNA图形架构授权。2022年,双方联合开发出基于AMD RDNA 2架构的GPU,集成在了三星Exynos 2200处理器中。

需要注意的是,去年4月,三星和AMD宣布续签了协议,旨在将AMD Radeon显卡方案引入三星Exynos处理器系列,这意味着合作从移动端扩展到了汽车领域。

全面而言,对于目前的三星来说,通过在先进工艺、先进封装领域的持续加码,可在代工GPU领域提升竞争力,还可与开发的HBM进行高能效整合,综合这些经验和技术积累可让三星电子在GPU领域提升竞争力。通过投资GPU,则可进一步巩固和扩展“相辅相成”的业务,提高其盈利能力。

前不久三星在其主题为“赋能人工智能革命”的三星代工论坛 (SFF) 上,展示了其最新的代工技术路线图,包括两个新的尖端节点——SF2Z和SF4U,还公布了引领AI时代的代工技术战略,计划打造结合其代工、存储和高级封装(AVP)独特优势的AI平台级解决方案,通过“交钥匙”服务来满足客户多元化需求。

投资GPU,或将成为三星平台级方案的有力补给。

着力加码

随着AI大模型参数量从亿级飙升到万亿级,对于支撑大模型训练的超大规模算力也越发关注,对GPU的算力、带宽和互联需求也不断走高。

在此情形下,3nm/2nm工艺和先进封装、第六代HBM等将成为决定未来牌局的新变量。业界透露,截至6月17日,英伟达、AMD、英特尔等公司已采用台积电3nm工艺,而且三星代工部门一直想争取的谷歌和高通最终也选择了台积电。

尽管三星在3nm GAA工艺先声夺人,但由于低良率和低能效等表现,反而让台积电后来居上。看起来三星已在3nm节点落败,但其手中的筹码仍然在握,正在积蓄力量寻求翻盘。

面向生成式AI的历史性机遇,三星认为诸如环栅(GAA)之类的结构性改进成为满足AI芯片功率和性能需求的必要条件。在论坛上三星强调了其GAA技术的成熟度,这是赋能AI的关键因素。凭借积累的GAA生产经验,三星计划在今年下半年量产其第二代3nm工艺(SF3),并在即将推出的2nm工艺上应用GAA。

不止如此,从最新的2nm工艺SF2Z开始,三星旨在通过引入背面供电(BSPDN)技术大幅改善能效问题。与第一代2nm节点SF2相比,将BSPDN技术应用于SF2Z不仅可提高PPA,还可显著降低电压降,从而提高HPC设计的性能。此外,三星还宣布2027年量产1.4nm工艺,并确保性能和良率。

在先进封装层面,三星也在持续下注。上述专家提到,三星计划导入全栈CoWoS封装I-CUBE/H-CUBE,以与台积电争夺订单。同时,在代表未来的3D封装领域,三星也在积极开发其3D封装技术X-Cube,其为AI芯片开发的最新3D封装技术SAINT也渐行渐近。

围绕HBM,下一代的AI芯片几乎都已拥抱了第六代HBM4,三大厂商也在全力押注。SK海力士最初计划在2026年量产HBM4,但已将其时间表调整为更早。奋起直追的三星也宣布计划于2025年提供样品,并于2026年量产,并将采用3D封装而且,面对HBM产能掣肘三星与SK海力士将20%的DRAM产能转向HBMHBM产能之争也决定了未来对决之势。

而大厂的选择至关重要。从HBM供应商来看,此前英伟达、AMD等主要采用的是SK海力士产品,但现在三星也正在积极打入供应链,AMD和英伟达目前均在测试三星的HBM。前不久黄教主否认三星HBM未通过任何英伟达测试,表示认证三星HBM需要更多工作和耐心。

据封装数据的推算,英伟达2024年预定了超过14万片晶圆的CoWoS产能,其中台积电作为“主供应商”分到12万片,Amkor分到2-3万片,对应GPU总体产能接近450万颗。按照每颗GPU逻辑芯片和存储颗粒1:6的比例测算,即英伟达全年需要约2700万颗HBM,基于单颗250美元的成本测算,意味着英伟达全年采购HBM的费用预测可到68亿美元。而明后年只多不少,三星如能抓住这一波“流量”,后劲将不可小觑。

多方下注之后,三星的一盘大棋正在成形:将全面整合代工、HBM和AVP的积淀和优势,提供高性能、低功耗和高带宽的解决方案,大幅简化客户的供应链并加快产品上市。三星称,通过使用其集成的AI解决方案,无晶圆厂客户与分别使用代工、存储器和封装相比,将从芯片开发到生产的时间缩短约20%。

“2025年可能对三星尤为关键,届时三星作为可同时供应HBM和CoWoS的IDM厂商,其工艺特点和价格优势是显见的。”上述行业人士直言。

据透露三星电子半导体代工部门(DS)已在内部将“赢得英伟达3nm订单”作为今年的首要任务,这对水深火热的三星来说或许“只许胜不许败”。

责编: 张轶群
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