Jak zgłasza firma Counterpoint Research, w branży półprzewodników obserwuje się gwałtowny wzrost zapotrzebowania na technologię związaną ze sztuczną inteligencją. Oczekuje się, że tendencja ta utrzyma się przez cały rok, podkreślając rosnące znaczenie sztucznej inteligencji w napędzaniu rozwoju sektora.
Główni dostawcy usług w chmurze, w tym AWS, Google, Meta i Microsoft, planują rozbudowę swojej infrastruktury sztucznej inteligencji , a łączne wydatki kapitałowe mają osiągnąć 170 miliardów dolarów w 2024 r. Ten gwałtowny wzrost inwestycji zwiększa popyt na procesory AI i wywiera presję na moce produkcyjne, szczególnie w firmie TSMC, która z trudem nadąża za popytem na swoje Technologia CoWoS. CoWoS, czyli Chip-on-Wafer-on-Substrate, to zaawansowana technologia pakowania półprzewodników zaprojektowana w celu poprawy wydajności i efektywności procesorów HPC i AI.
Większy rozmiar interposers wymagane dla najnowszych procesorów AI i HPC firm Nvidia i AMD oznacza, że z każdej 300-milimetrowej płytki można uzyskać mniej przekładek, co obciąża zdolność produkcyjną CoWoS. Ponadto rośnie liczba stosów HBM zintegrowanych z procesorami graficznymi, co zwiększa wyzwania produkcyjne.
Stosy HBM, czyli stosy pamięci o dużej przepustowości, to rodzaj zaawansowanej technologii pamięci zaprojektowanej w celu zapewnienia znacznie większej przepustowości w porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami pamięci. Technologia HBM jest wykorzystywana w obliczeniach o wysokiej wydajności (HPC), sztucznej inteligencji (AI), jednostkach przetwarzania grafiki (GPU) i innych zastosowaniach intensywnie przetwarzających dane.
Wraz ze wzrostem obszaru wstawek zdolność do spełnienia wymagań Zapotrzebowanie na procesory graficzne maleje, co prowadzi do utrzymującego się niedoboru mocy produkcyjnej CoWoS TSMC.
AI pobudza półprzewodnikiWzrost
Firmy odlewnicze odnotowały w pierwszym kwartale 2024 r. 12-procentowy wzrost przychodów rok do roku. Wzrost ten został jednak zahamowany przez 5-procentowy spadek w porównaniu z poprzednim kwartałem. Counterpoint Research przypisuje te mieszane wyniki powolnemu ożywieniu popytu na półprzewodniki inne niż sztuczna inteligencja, co wpływa na takie sektory, jak smartfony, elektronika użytkowa, Internet Rzeczy, motoryzacja i zastosowania przemysłowe.
Dostosowania strategiczne TSMC
TSMC skorygowało swoją prognozę wzrostu dla branży półprzewodników logicznych do 10 procent na pozostałą część roku. Pomimo tej konserwatywnej perspektywy TSMC przewiduje, że przychody z produktów AI dla centrów danych, w szczególności procesorów graficznych, wzrosną ponad dwukrotnie. Firma zmaga się z dużym popytem i nie spodziewa się zaspokoić potrzeb produkcyjnych, nawet mając plany podwojenia wydajności swojego procesu pakowania wielu chipów typu Chip-on-Wafer-on-Substrate (CoWoS).
W porównaniu z tym samym okresem ubiegłego roku udział TSMC w rynku wzrósł z 61 proc. do 62 proc. Udział drugiego co do wielkości gracza Samsunga wzrósł z 11 do 13 procent. chińska spółka Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) również odnotowała wzrost, przesuwając się z 5 do 6%. United Microelectronics Corporation (UMC) utrzymała stabilny 6-procentowy udział, podczas gdy udział GlobalFoundries spadł z 7 do 5 procent.
Samsung i SMIC: wydajność i prognozy
Przychody odlewni Samsung spadły w pierwszym kwartale z powodu na czynniki sezonowe wpływające na sprzedaż smartfonów. Mimo to Galaxy S24 spisał się nieźle, choć popyt na urządzenia ze średniej i niskiej półki pozostał słaby. Na poziomie grupy firma Samsung Electronics odnotowała 68-procentowy wzrost rok do roku w pierwszym kwartale 2024 r., wynikający głównie ze sprzedaży pamięci napędzanej popytem na sztuczną inteligencję. Firma spodziewa się odbicia przychodów odlewni w drugim kwartale, prognozując dwucyfrowy wzrost.
SMIC przekroczył oczekiwania rynku, zapewniając po raz pierwszy trzecie miejsce wśród najlepszych odlewni. Wzrost ten przypisuje się ożywieniu na rynku chińskim, przy oczekiwaniu dalszego wzrostu w drugim kwartale w miarę zwiększania się liczby uzupełnianych zapasów. Counterpoint przewiduje średni wzrost firmy SMIC w ciągu całego roku.
Wpływ Nvidii na produkcję
Najnowsze procesory Nvidii z serii Blackwell (GB200, B100, B200) Oczekuje się, że zaostrzą ten problem poprzez zużycie jeszcze większej pojemności CoWoS. TSMC zamierza zwiększyć swoją miesięczną produkcję do 40 000 sztuk do końca 2024 r., co stanowi znaczny wzrost w porównaniu z rokiem poprzednim.
Produkcja stosów HBM staje się coraz bardziej złożona, ponieważ do zbudowania szybszej pamięci HBM potrzeba więcej warstw EUV.
SK Hynix, wiodący producent HBM, zastosował pojedynczą warstwę EUV w swojej technologii procesu 1α ale w procesie wytwarzania 1β przechodzi do trzech do czterech razy większej liczby warstw. Może to skrócić czas cykli, ale wyraźnie zwiększy koszt nowej pamięci HBM3E.
Perspektywy i innowacje na przyszłość
Każda nowa generacja HBM niesie ze sobą wzrost liczba urządzeń DRAM. Podczas gdy HBM2 łączy od czterech do ośmiu pamięci DRAM, HBM3/3E zwiększa tę liczbę do ośmiu, a nawet 12 urządzeń, a HBM4 zwiększy tę liczbę do 16, co ponownie zwiększy złożoność modułów pamięci HBM.
W odpowiedzi na sprostać wyzwaniom, gracze z branży poszukują alternatywnych rozwiązań. Na przykład firma Intel opracowuje prostokątne podłoża szklane, które mają zastąpić tradycyjne 300-milimetrowe przekładki waflowe. Jednak takie podejście będzie wymagało znacznych badań, rozwoju i czasu, zanim stanie się realną alternatywą, co podkreśla ciągłą walkę o zaspokojenie obecnego rosnącego zapotrzebowania na produkcję procesorów AI.
