下周出台?关于“HBM芯片禁令”的深度思考

科技   2024-11-29 17:55   山西  

芯片限制提案再更改,200家变100家,拜登政府还在考虑要把哪些中国企业列入实体清单。

出品丨自主可控新鲜事

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美国彭博社28日引述知情人士消息称,拜登政府正考虑进一步限制向中国出售半导体设备和人工智能内存芯片,但不会采取此前提出的一些更严厉措施。这些限制措施最早可能会在下周公布。

美国《连线》杂志27日称,拜登政府预计在下周一宣布最新措施。据彭博社报道,知情人士表示,新规的具体内容和发布时间已经过多次调整,在发布之前可能都会发生变化。最新提案与早期有几个关键不同点,首先就是美国将会把哪些中国公司拉入贸易限制清单。美国此前曾考虑制裁中国科技巨头华为至少6家供应商,但目前计划仅将部分供应商列入清单。名单中,还将包括100多家(此前报道为200家)从事新兴半导体制造设备研发的中国公司。这也是新措施的主要目的,最终遏制中国本体芯片制造设备上商的技术发展,限制推动中国AI领域发展芯片制造工具的供应。


报道特别提到,尝试开发AI内存芯片技术的长鑫存储并不在清单之内最新版本的管制措施可能还将包括对高带宽内存(HBM)芯片的控制等内容。


从禁止出口GPU到限制7nm芯片代工,再到禁售HBM给中国企业,美国的打压措施日益加剧。今天,我们就来聊聊本次的重点对象——高带宽内存(HBM)芯片。

HBM禁令,一剑封喉?


自今年8月以来,有关美国将禁售HBM的消息便不绝于耳。

HBM作为一款新型CPU/GPU内存芯片,以其独特的高带宽内存设计,完美契合大模型时代对高算力和大存储的迫切需求。在众多存储芯片中,HBM被公认为“最适用于AI训练、推理的存储芯片”。
图片来源:SK海力士官网
HBM的核心优势:
1. 高带宽,HBM技术通过其独特的堆叠和互连方式,实现了远超传统DRAM的带宽,这对于需要处理大量数据的AI和高性能计算(HPC)应用至关重要。
2. 低功耗,由于数据传输路径的缩短,HBM技术在提供高带宽的同时,还能有效降低功耗,这对于移动设备和数据中心等对能效有严格要求的场景非常有价值。
3. 小尺寸,HBM的3D堆叠设计使得内存可以在更小的空间内提供更大的容量,这对于空间受限的设备,如智能手机和高性能计算设备,是一个巨大的优势。
HBM技术的这些核心优势,使其成为推动AI和高性能计算领域发展的关键力量。随着技术的不断进步和应用的深入,HBM有望在未来的存储市场中扮演更加重要的角色。

目前,主流数据中心GPU均采用HBM技术,英伟达V100、A100、H100系列与AMD MI100、MI200、MI300系列均应用HBM内存,HBM在数据中心GPU中逐渐占据核心地位。
数据来源:与非网、奎芯科技、东方证券研究所

同时,HBM每一次更新迭代都会伴随着处理速度的提高。它以HBM(第一代)、HBM2(第二代)、HBM2E(第三代)、HBM3(第四代)和 HBM3E(第五代)的顺序开发,最新HBM3E是HBM3的扩展版本。目前GPU通常采用2/4/6/8堆叠的HBM,最多可在三个维度上堆叠12 层。

数据来源:山西证券

随着HBM已成为高性能计算、AI等领域的首选内存技术,其需求正随着AI领域的持续景气而高速增长。

目前,在AI芯片与单芯片容量增长的双重推动下,2024年HBM3E将成为主打产品,占比超过46%,且整个产业的HBM消耗量将大幅提升,增速预计超过200%,2025年HBM消耗量还将再翻倍。

寡头垄断,HBM市场彻底被引爆


目前,HBM市场格局集中,SK海力士占据主导地位,而HBM国产化率几乎为0据Trendforce数据,2023年SK海力士市占率预计为53%,三星市占率38%、美光市占率9%。

数据来源:TrendForce,信达证券研发中心

如今,三星、SK海力士和美光都在积极投资HBM产能扩张计划,预计2025年新增产量将达到27.6万个单位,使得年度总产量增至54万个单位,年增长率将达到105%,实现产能翻倍。
图表来源:全球半导体观察制表

据TrendForce预计,以规格而言,HBM主流将在2024年移转至HBM3与HBM3E,而HBM412hi有望于2026年推出,HBM416hi产品预计2027年问世。

但就目前来看,一旦美国HBM禁令如期生效,美光作为美国本土企业,受限于出口管制,无法向中国大陆出售先进HBM产品,将导致三星近乎垄断中国市场HBM供应份额,同时也将会促使中国客户提前寻找替代方案,加速国产化进程,对HBM全球市场份额造成连锁反应。

对此,韩国作为全球HBM主要供应商,其三星电子和SK海力士HBM芯片在全球市场占据显著份额,亦对禁令表示关注。不过,韩国方面表示将继续与美国进行谈判,以尽量减少对产业的负面影响。

中国反制,美国反噬


面对美国的出口禁令,中国并非毫无还手之力。近年来,中国在半导体产业方面加大自主创新和研发力度,努力打造自主可控的半导体产业链,以应对潜在的外部风险。

随着HBM关注度不断扩大,国内众多大算力芯片创业公司纷纷采用HBM,满足日益增长的计算需求,部分国内厂商也正打入海外存储/HBM供应链,国产HBM正处于0到1的突破期。

目前,国内涉及HBM产业链的公司主要包括长鑫存储、武汉新芯、雅克科技、中微公司、和拓荆科技等。

其中,长鑫存储作为国内领先的DRAM制造商,被视为国内在HBM技术发展上的最大希望。长鑫存储与封装和测试厂通富微电合作开发了HBM样品,并向潜在的客户展示。此外,长鑫存储已经开始准备必要设备,计划制造自己的HBM高带宽内存,以满足迫切的AI、HPC应用需求,但具体要生产的HBM是第几代尚不清楚,有可能是HBM3。


此外,武汉新芯作为国内存储器制造商之一,在HBM技术领域的发展备受关注。据公开信息显示,武汉新芯正在建设月产能3000片晶圆的12英寸工厂,专门针对HBM的生产。此外,武汉新芯还发布了高带宽存储芯粒先进封装技术研发和产线建设的招标项目,计划利用三维集成多晶圆堆叠技术,打造更高容量、更大带宽、更小功耗的国产高带宽存储器(HBM)产品。

HBM工艺,拓荆科技为国内主要的ALD供应商之一,公司PEALD产品用于沉积SiO2、SiN等介质薄膜,在客户端验证中都取得了令人满意的结果。

TSV技术(硅通孔技术),中微公司为TSV设备的主要供应商,硅通孔技术是实现2.5D和3D先进封装的关键。

以下为HBM产业链梳理:

随着美国出口管制措施越来越频繁,其反噬自身的效应也在持续扩大。

日前,美国纽约联邦储备银行发布的《地缘政治风险与脱钩:美国出口管制的证据》报告揭示,原本意在“保护”美国企业的出口管制措施,实际却导致了供应链中断、运营成本攀升及市场竞争力削弱等负面效应。此外,报告还综合评估了美方对华出口管制在营收、盈利及融资等方面的实际影响,其中包括相关美企总计因此“蒸发”1300亿美元市值等。相比之下,中国企业通过寻找新供应商、拓宽采购渠道等措施,有效缓解了负面影响,显著降低了对美国技术的依赖。

11月25日,中国外交部发言人毛宁在例行记者会上表示,中方一贯坚决反对美方泛化国家安全概念,滥用出口管制措施,对中国进行恶意的封锁和打压。这种行为严重违反市场经济规律和公平竞争原则,破坏国际经贸秩序,扰乱全球产供链的稳定,最终损害的是所有国家的利益。中方将采取坚决措施,坚定维护中国企业的正当合法权益。

结语


生成式AI大模型等前沿领域的强劲驱动下,HBM产业正迅速崭露头角。一场关于HBM市场的争夺战已经悄然打响,中国应积极寻求创新突破,迅速抓住市场新机遇,减少依赖,实现自身的跨越式发展。







END

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