Samsung kapituluje przed TSMC. Nvidia wymusiła zaskakujący ruch

Samsung przygotowuje się do produkcji pamięci nowej generacji dla Nvidii, ale w tym projekcie ma wykorzystać technologię swojego największego konkurenta. Według doniesień południowokoreańskich mediów firma zgodziła się na zastosowanie 3-nanometrowego procesu produkcyjnego TSMC. Powód jest prosty: nowe pamięci HBM mają zapewnić akceleratorom AI znacznie większą przepustowość, a ich produkcja wymaga zaawansowanych rozwiązań technologicznych, z którymi Samsung najzwyczajniej ma problem.

Samsung przygotowuje się do współpracy z TSMC w zakresie produkcji specjalnie zaprojektowanych przez Nvidię układów pamięci o wysokiej przepustowości (HBM) nowej generacji. Firma będzie produkować komponenty tworzące warstwę bazową pamięci NVHBM, wykorzystując 3-nanometrowy proces produkcyjny TSMC.

Nvidia wybiera TSMC do swojego niestandardowego projektu HBM

Według raportu opublikowanego przez Seoul Economic Daily, Nvidia zwróciła się do Samsunga, SK Hynix i Microna z prośbą o wykorzystanie technologii produkcyjnej TSMC do produkcji podstawowych elementów układu scalonego oraz technologii DRAM szóstej generacji do warstw pamięci w NVHBM nowej generacji. Samsung podobno zaakceptował te warunki i po wewnętrznej ocenie zatwierdził plan produkcji, który spełniał wymagania Nvidii.

Zaprezentowany w sierpniu układ NVHBM integruje niestandardowy kontroler pamięci opracowany przez Nvidię bezpośrednio w rdzeniu. Taka konstrukcja umożliwia różnym producentom pamięci korzystanie z tej samej architektury, jednocześnie przenosząc część zadań z GPU do pamięci. Dzięki temu na procesorze graficznym zostaje więcej miejsca na jednostki obliczeniowe. 

Wydajność wzrasta w porównaniu do HBM4E.

Nowa architektura pamięci firmy Nvidia wymaga przeniesienia kontrolera pamięci do rdzenia bazowego, co wymusza efektywniejsze wykorzystanie ograniczonej przestrzeni krzemowej. Dlatego firma podobno zdecydowała się na zaawansowany proces produkcyjny 3 nm TSMC. Aby zrobić miejsce na kontroler, obszar obwodów warstwy fizycznej (PHY), które umożliwiają wymianę sygnałów elektrycznych z zewnętrznymi układami scalonymi, został zmniejszony o 60% w porównaniu ze standardową konstrukcją HBM. Pozwala to na umieszczenie większej liczby funkcji na tej samej powierzchni.

Według udostępnionych informacji technicznych, NVHBM, znane również jako HBM siódmej generacji, może zwiększyć przepustowość pamięci nawet o 30 procent, jednocześnie zmniejszając zużycie energii o 15 procent w porównaniu ze standardowym HBM4E. Ta wyższa przepustowość transferu danych ma na celu zmniejszenie różnicy w wydajności między procesorem graficznym a pamięcią, szczególnie w akceleratorach obsługujących duże modele AI.

Preferencja Nvidii dla procesu 3 nm TSMC wynika również z efektywności produkcji. Według ocen branżowych, 3-nanometrowy proces produkcyjny TSMC charakteryzuje się sprawnością przekraczającą 90%, podczas gdy 2-nanometrowy proces SF2 od Samsung Foundry oscyluje około 60%.

Uzysk w tym przypadku odnosi się do procentu sprawnych chipów uzyskanych z każdego wyprodukowanego wafla. Zatem wysoki uzysk oznacza niższe koszty produkcji.

Samsung i TSMC to dwie rywalizujące ze sobą firmy. Dlatego taka współpraca produkcyjna jest czymś niezwykłym.

Oczekuje się, że popyt na HBM przekroczy podaż

Jednym z kluczowych czynników stojących za współpracą jest rosnące zapotrzebowanie na HBM w sektorze sztucznej inteligencji. Według szacunków UBS, zapotrzebowanie na HBM ma wzrosnąć o 91 procent w przyszłym roku, bazując na pojemności pamięci masowej, osiągając około 61,5 miliarda gigabitów. Z kolei prognozy wskazują, że nowe dostawy producentów pamięci utrzymają się na poziomie 54,6 miliarda gigabitów. Jeśli te prognozy się sprawdzą, podaż na rynku może spaść o około 10 procent poniżej popytu.

Samsung produkuje warstwy pamięci w procesie produkcyjnym 1c, technologii DRAM szóstej generacji. Uruchomienie nowej linii produkcyjnej planowane jest przed 2028 rokiem. Jednak wolumen produkcji Samsunga w zakresie form bazowych jest ograniczony. Zdolności te mogą być niewystarczające, aby zaspokoić popyt na NVHBM, oprócz standardowych zamówień na HBM.

TSMC planuje również zwiększyć swoje moce produkcyjne w latach 2027 i 2028. Oczekuje się, że wzrosty te zostaną wdrożone na Tajwanie, w Stanach Zjednoczonych i Japonii. Jednak zaawansowane moce produkcyjne TSMC są wykorzystywane nie tylko do produkcji procesorów Nvidia, AMD i Broadcom, ale także układów AI takich firm jak Apple, Google, Amazon, Microsoft, Meta i OpenAI. Sugeruje to możliwość wystąpienia wąskich gardeł w produkcji.

Samsung podobno bada również możliwość weryfikacji własnego procesu SF2 2 nm do produkcji podłoży NVHBM, gdyby moce produkcyjne TSMC okazały się niewystarczające. Dlatego też, współpracując z TSMC w celu spełnienia wymagań Nvidii, firma planuje w przyszłości uruchomić własne moce produkcyjne.