HBM的重要性,從AI晶片的供應鏈角度來看,更扮演不可取代的角色。舉凡目前有GPU或ASIC龍頭公司,如輝達(Nvidia)、超微(AMD)、英特爾(Intel)、谷歌(Google)、亞馬遜(Amazon)、特斯拉(Tesla)、微軟(Microsoft)、華為(Huawei)等,無一例外,都需要HBM能支援其AI晶片,替它們的產品帶來整合性的效能提升(詳見圖1)。考慮到HBM於AI晶片供應鏈的不可或缺性和對整體AI產業的重要性, 這也不難理解,為何拜登政府這次的出口禁令將矛頭指向HBM。
HBM產業現況:亞洲半導體公司主導HBM戰場
隨著HBM於近年受到高度重視,使得全球記憶體大廠如海力士、三星 (Samsung)、美光等公司的備受矚目。據高盛投資銀行全球投資研究部門(Goldman Sachs Global Investment Research)的分析報告:海力士與三星就近乎佔據九成以上的HBM市場(詳見圖2)。值得注意的是,SK海力士與美光在最先進的HBM產品上超車三星,供應自家的HBM給目前市場最大買家輝達。然而,三星目前最先進的產品HBM3E尚未獲得 NVIDIA可以出貨的規格認證。未來三星何時能取得安規驗證流程還是未知數,也替公司未來的HBM發展蒙上陰影。
三星在先進HBM的困境也能從公司近期佈局看出。幾週前,三星的半導體部門進行領導層的更替。另外,南韓媒體《SBS》更報導三星派遣2000名工程師到位於平澤市針對下個世代半導體的研發中心,試圖解決近期HBM的發展困境。
相反的,原本當於記憶體產業屈於萬年老二的海力士早已取得 Nvidia 認證並獲得大量訂單,成為全球HBM領域的領頭羊。而本身就相對於傳統DRAM高利潤的HBM更是帶給海力士可觀財務表現,直接反超長期競爭對手三星半導體部門的表現(圖三)。
除了記憶體大廠外,台積電(TSMC)也扮演AI晶片產業的關鍵角色。除了本身協助AI晶片廠商的邏輯晶片代工外,台積電也協助AI晶片廠商和記憶體代工,透過全球「晶片堆節技術」 ( CoWoS ) 執行最後封裝的服務。根據現有數據來評估,全球CoWoS數據年產能來看,台積電就獨攬約九成。
CoWoS技術聽起來容易,實為錯綜複雜且至關重要。如圖四所示,目前市場上或未來將推出的AI晶片大多需要CoWoS的封裝技術。台積電目前全球領先的先進製程封裝技術,再加上其CoWoS技術和產能在國際上的領先地位,更是替自家公司力在AI晶片產業鍊上奠定屹立不搖的關鍵地位。然而,有趣的是,在目前華府政策圈的討論中,AI晶片的封裝技術是一個仍未受到足夠關注的重大議題。