作者 | 方文三

在英偉達一步步站穩(wěn)萬億市值的道路上，少不了兩項關(guān)鍵技術(shù)支持：臺積電主導(dǎo)的CoWoS高端封裝和頭部存儲廠持續(xù)迭代的HBM（高帶寬存儲）。

英偉達想賺錢，還得看臺積電和SK海力士的臉色行事。

HBM內(nèi)存：供應(yīng)短缺的罪魁禍首之一

從面積占比的角度看，英偉達在H100芯片中所占的部分大約只有50%。

觀察芯片的剖面圖，可以發(fā)現(xiàn)H100裸片在核心位置，而其兩側(cè)各有三個HBM堆棧，它們的面積總和與H100裸片相當(dāng)。

而這六顆看似普通的內(nèi)存芯片，正是導(dǎo)致H100供應(yīng)短缺的重要因素之一。

目前，SK海力士在HBM市場中占據(jù)了50%的份額，并獨家向英偉達提供HBM3E產(chǎn)品。

這種獨家供應(yīng)的情況嚴重制約了H100的出貨量：在需求急劇增加的情況下，據(jù)說SK海力士已制定了一項產(chǎn)能翻番的目標，并已著手進行產(chǎn)線擴建。

盡管三星和美光等其他廠商也對HBM3E表示出濃厚的興趣，但在半導(dǎo)體行業(yè)中，產(chǎn)線的擴建并不是一項可以輕易完成的任務(wù)。

按照樂觀的估計，需要9至12個月的時間，HBM3E的產(chǎn)能才能得到充分提升。因此，至少要到明年第二季度，才能看到HBM3E產(chǎn)能得到補充。

除此之外，即使解決了HBM的產(chǎn)能問題，H100的供應(yīng)量仍受制于臺積電的表現(xiàn)。

HBM的主要挑戰(zhàn)是封裝和堆疊存儲器

HBM是垂直堆疊DRAM芯片，通過硅通孔（TSV）連接，并使用TCB鍵合（未來需要更高的堆疊數(shù)量）。

人工智能加速器的性能受到從內(nèi)存中存儲和檢索訓(xùn)練和推理數(shù)據(jù)的能力的瓶頸：這個問題通常被稱為內(nèi)存墻。

為了解決這個問題，領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心GPU與高帶寬內(nèi)存（HBM）共同打包。

SK海力士公司于2022年6月開始生產(chǎn)HBM 3，目前是唯一一家批量交付HBM 3的供應(yīng)商，市場份額超過95%，這是大多數(shù)H 100 SKU正在使用的產(chǎn)品。

HBM的主要挑戰(zhàn)是封裝和堆疊存儲器，這是SK海力士所擅長的，積累了最強的工藝流程知識。

HBM和CoWoS是相輔相成的

HBM的高焊盤數(shù)量和短跡線長度需求，需要通過2.5D先進封裝技術(shù)如CoWoS來實現(xiàn)。

CoWoS是一種主流封裝技術(shù)，能夠以合理的成本提供最高的互連密度和最大的封裝尺寸。

然而，目前幾乎所有的HBM系統(tǒng)都封裝在CoWos上，而所有先進的人工智能加速器都使用HBM，因此幾乎所有領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心GPU都是臺積電封裝在CoWos上的。

隨著GPU需求的爆炸式增長，供應(yīng)鏈中的這些部分無法跟上并成為GPU供應(yīng)的瓶頸。

為了滿足更多的封裝需求，臺積電一直在做好準備，但可能沒有預(yù)料到這一波生成式人工智能需求來得如此之快。

在6月份，臺積電宣布在竹南開設(shè)先進后端晶圓廠6。該晶圓廠占地14.3公頃，足以容納每年100萬片晶圓的3DFabric產(chǎn)能。

然而，與客戶產(chǎn)品之間的配合溝通調(diào)試，如何更好地與GPU、NPU這類芯片匹配，實現(xiàn)更大帶寬和更好能效，才是HBM技術(shù)的關(guān)鍵競爭力所在。

CoWoS封裝：成了英偉達唯一的選擇

但實際上，每顆H100給臺積電帶來的收入很可能超過1000美元，原因就在于H100采用了臺積電的CoWoS封裝技術(shù)，通過封裝帶來的收入高達723美元。

臺積電的CoW區(qū)別于其他先進封裝的亮點在于，是將裸片和堆棧放在一個硅中介層（本質(zhì)是一塊晶圓）上，在中介層中做互聯(lián)通道，實現(xiàn)裸片和堆棧的通信。

考慮到帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率息息相關(guān)，CoWoS便成了H100的唯一選擇。

雖然CoWoS效果逆天，但4000-6000美元/片的天價還是攔住了不少人，其中就包括富可敵國的蘋果。因此，臺積電預(yù)備的產(chǎn)能相當(dāng)有限。

然而，AI浪潮突然爆發(fā)，供需平衡瞬間被打破。

但正如HBM擴產(chǎn)不易，臺積電擴產(chǎn)也需要時間。

目前，部分封裝設(shè)備、零組件交期在3-6個月不等，到年底前，新產(chǎn)能能開出多少仍是未知。

2023年英偉達H100預(yù)計出貨量在50萬顆，但英偉達計劃明年出貨至少150萬顆H100處理器。

英偉達的H100、A100全部由臺積電代工，并使用臺積電的CoWoS先進封裝技術(shù)，除了英偉達外，其他廠商也對臺積電的CoWoS有需求，為此CoWoS產(chǎn)能供不應(yīng)求。

CoWoS產(chǎn)能不足的背景下，依靠CoWoS封裝的H100，自然被臺積電扼住了咽喉。

結(jié)尾：

正如遠水無法解近火之急，擴大產(chǎn)能并不存在捷徑。

就英偉達的競爭者而言，他們正在抓住H100所擁有的43.2萬張的缺口。AMD公司已推出MI300，對A100和H100提出了挑戰(zhàn)。

部分資料參考：

21世紀經(jīng)濟報道：《英偉達身后的較量》，遠川科技評論：《誰卡了英偉達的脖子?》