存儲芯片巨頭，開啟AI算力爭霸賽

巨頭排隊瘋搶、價格一路暴漲，HBM乘上生成式AI快車。

韓國存儲芯片巨頭們正在打一場翻身仗。

盡管從最新財報來看，存儲芯片復蘇未見好轉(zhuǎn)，供應(yīng)過剩導致營業(yè)利潤大幅下降，但這些存儲芯片巨頭們的股價均在上周上漲。力挽狂瀾的核心功臣，便是逐漸成為數(shù)據(jù)中心AI訓練必備組件的AI相關(guān)內(nèi)存芯片——高帶寬內(nèi)存（HBM）。

因生成式AI開發(fā)和商業(yè)化競爭加劇，第二季度對AI相關(guān)內(nèi)存的需求大幅增加。HBM的受關(guān)注程度，在上周SK海力士和三星發(fā)布最新財報后舉行的電話會議期間可見一斑，分析師們就HBM相關(guān)進展和后續(xù)規(guī)劃密集發(fā)問。

自去年英偉達發(fā)布世界首款采用HBM3的GPU H100以來，HBM3及更先進HBM芯片的熱度一直居高不下。據(jù)英國《金融時報》援引兩位接近SK海力士的消息人士報道，英偉達和AMD要求SK海力士提供尚未量產(chǎn)的下一代HBM3E芯片的樣品。英偉達已要求SK海力士盡快供應(yīng)HBM3E，并愿意支付“溢價”。

▲英偉達GPU及其他AI芯片HBM采用情況（圖源：SemiAnaysis）

雖說今年縮減開支是重頭戲，但存儲芯片巨頭們在HBM方向的投資仍相當舍得——合計掌控著全球90%HBM芯片市場的兩家大廠SK海力士和三星均表態(tài)，計劃明年將HBM芯片產(chǎn)量提高一倍，并為了更好應(yīng)對HBM不斷增長的需求，而減少其他類別存儲芯片的投資。

01.英偉達AMD微軟亞馬遜排隊

坐等用上HBM3E

高帶寬內(nèi)存（HBM）屬于DRAM的一類分支，使用堆疊技術(shù)來提高圖形處理器（GPU）等計算芯片的帶寬和性能，相比傳統(tǒng)DRAM芯片產(chǎn)品具有尺寸更小、功耗更低、帶寬更高、處理數(shù)據(jù)速度更快等優(yōu)勢。

▲2015年AMD介紹新型存儲芯片HBM（圖源：AMD）

HBM最初用于高端游戲顯卡，目前在全球動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）市場中占有的市場份額較小，但潛力非常可觀。隨著云計算及生成式AI服務(wù)的發(fā)展，全球大型科技公司將越來越多地使用HBM，來快速處理快速增長的數(shù)據(jù)。

據(jù)芯片行業(yè)咨詢公司SemiAnalysis披露，HBM的價格大約是標準DRAM芯片的5倍，利潤豐厚，預計到HBM占全球內(nèi)存收入的比例將從目前的不到5%增長到2026年的20%以上。

自2013年開發(fā)全球首款HBM芯片以來，全球第二大存儲芯片巨頭SK海力士一直處于HBM領(lǐng)先地位。這也是SK海力士首次在內(nèi)存技術(shù)競賽中領(lǐng)先于三星。隨后兩家韓企進入激烈的HBM搶位賽，爭相開始量產(chǎn)HBM2、HBM2E等芯片。

2022年6月，SK海力士宣布開始量產(chǎn)業(yè)界首款HBM3內(nèi)存，與英偉達H100 GPU配合使用，預計將于2022年第三季度發(fā)貨。該內(nèi)存將為H100提供高達819GB/s的內(nèi)存帶寬。

▲歷代HBM性能演進（圖源：SK海力士和Rambus）

目前SK海力士是目前唯一一家批量出貨HBM3的供應(yīng)商，擁有超過95%的市場份額。它正在為AMD MI300X和英偉達H100生產(chǎn)數(shù)據(jù)速率為5.6GT/s的12層24GB HBM3。

今年一開年，HBM3便呈大熱之勢，訂單迅速增加。2月份有報道稱，據(jù)市場人士透露，HBM3價格近期上漲了5倍。

隨后在5月30日，SK海力士乘勝追擊推出最新的HBM3E，每個堆棧的帶寬從HBM3的819GB/s增加到1TB/s，將于明年上半年投入生產(chǎn)，據(jù)說英偉達、AMD、微軟、亞馬遜等芯片大廠正排隊搶貨。這驅(qū)動HBM價格進一步大幅上漲。

據(jù)行研機構(gòu)TrendForce的數(shù)據(jù)，SK海力士2022年在全球HBM市場占有50%的份額，三星以40%的份額緊隨其后，美國存儲芯片巨頭對手美光以10%的份額排名第三。

SK海力士披露，生成式AI市場的擴張已迅速推高對AI服務(wù)器內(nèi)存的需求。在AI相關(guān)需求激增的驅(qū)動下，上周三，SK海力士報告其今年第二季度同比由盈轉(zhuǎn)虧，營業(yè)虧損為2.88萬億韓元，其股價上周卻上漲了12%。

▲過去半年SK海力士股價變化

次日，三星宣布第二季度營業(yè)利潤為6685億韓元，同比下降95%。受益于最新一代HBM3芯片在內(nèi)的高端內(nèi)存技術(shù)訂單激增，三星股價周四上漲了2.4%，然后又有所回落。

▲過去半年三星電子股價變化

TrendForce預測，2023年全球HBM芯片需求將增長60%，達到2.9億GB，明年將再增長30%，2025年整體市場有望達20億美元以上。預計明年SK海力士將占據(jù)HBM市場53%的份額，其次是三星（38%）和美光（9%）。

02.AI服務(wù)器使用的內(nèi)存

比傳統(tǒng)服務(wù)器至少多出1~8倍

在財報電話會議上，SK海力士首席財務(wù)官Kim Woohyun說：“與傳統(tǒng)服務(wù)器相比，AI服務(wù)器使用的內(nèi)存至少多出1~8倍，以實現(xiàn)更快的計算處理，并采用HBM等高性能內(nèi)存產(chǎn)品，這不僅會推動需求，而且對盈利能力產(chǎn)生了積極影響。”

他談道，從今年年初開始，智能手機、個人電腦和服務(wù)器的需求一直疲軟。但從第二季度開始，AI服務(wù)器的需求急劇上升，抵消了其他產(chǎn)品需求的部分損失。自第二季度以來，生成式AI引發(fā)的對高端服務(wù)器的需求迅速增加。相應(yīng)地，高密度DDR5和HBM產(chǎn)品的需求也在快速增長。

三星內(nèi)存業(yè)務(wù)執(zhí)行副總裁Jaejune Kim在三星財報電話會議上談到第二季度在服務(wù)器方面的內(nèi)存需求，由于對生成式AI的強勁需求，數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的投資在有限的資本支出中集中在AI服務(wù)器上，對通用服務(wù)器和存儲的需求相對有限。

今年隨著企業(yè)投資水平的降低，存儲芯片客戶將重點放在昂貴的AI服務(wù)器上的投資，對傳統(tǒng)服務(wù)器的投資可能會暫時下降。不過，SK海力士分析預測，通用服務(wù)器仍將廣泛用于AI服務(wù)的開發(fā)、部署和運營，因此從長遠來看也將刺激通用服務(wù)器的需求增長。

據(jù)Kim Woohyun披露，SK海力士的圖形DRAM銷售額（包括HBM產(chǎn)品）此前僅占DRAM銷售額的個位數(shù)百分比。但自從去年第四季度達到DRAM銷售額的10%以來，這一比例迅速增長到第二季度超過20%。SK海力士用于AI服務(wù)器的HBM和高密度DDR5模塊的銷量大幅增長。該公司預計今年HBM的銷量預計將比去年增長兩倍以上，并預計明年將進一步增長。

03.今明HBM需求預計陡峭增漲

兩家大廠披露HBM最新路線圖

業(yè)內(nèi)專家表示，由于調(diào)整產(chǎn)能需要時間，未來兩年HBM供應(yīng)預計仍將緊張，而快速增加HBM產(chǎn)量也很困難，因為它需要專門的生產(chǎn)線。

SK海力士和三星給出了相近的產(chǎn)業(yè)趨勢解讀：內(nèi)存需求一直在從去年創(chuàng)紀錄的低增長水平中復蘇，當前復蘇尚不足以使全行業(yè)庫存水平恢復正常，上半年庫存水平仍較高，但庫存已經(jīng)見頂，并預測隨著減產(chǎn)效果進一步顯現(xiàn)，下半年存儲芯片需求將較上半年有所改善。

為了進一步加速庫存正常化，兩家存儲芯片大廠都在選擇性地對DRAM和NAND的某些產(chǎn)品進行額外的生產(chǎn)調(diào)整，下半年重點抓盈利能力，專注于高附加值和高密度產(chǎn)品來優(yōu)化其產(chǎn)品組合，特別是加強銷售組合中HBM、DDR5等高價值前沿產(chǎn)品的份額的增長，減少庫存水平較高、盈利能力不及DRAM的NAND的產(chǎn)量。

SK海力士相信第三季度AI服務(wù)器需求將持續(xù)增漲，特別是高密度DDR模塊和HBM，這兩款產(chǎn)品的收入有望在下半年比上半年增速更高，HBM的需求將在明年保持相當健康的增長。

近期，特別是隨著超大規(guī)模企業(yè)對生成式AI服務(wù)的競爭加劇，三星收到了來自此類客戶的大量需求，預計今年和明年HBM的需求可能會出現(xiàn)相當陡峭的增長。

目前SK海力士的首要任務(wù)是投資增加HBM的大規(guī)模生產(chǎn)。該公司剛剛對今年年初制定的有關(guān)技術(shù)產(chǎn)能組合的規(guī)劃進行了調(diào)整，以應(yīng)對對高密度DDR5和HBM不斷增長的需求。

對于HBM路線圖來說，重要的是與GPU的發(fā)布或領(lǐng)先加速器市場的公司的時間表保持一致。SK海力士預計將在2026年某個時候轉(zhuǎn)向HBM Gen 4，并正為此做準備。

根據(jù)其路線圖，明年下半年將是HBM3E量產(chǎn)期，也是HBM3E的供應(yīng)擴大期。今年SK海力士的重點是增加HBM量產(chǎn)所需的1Z納米的比例，還準備增加1B納米產(chǎn)能和TSV產(chǎn)能，為明年上半年開始供貨的HBM3E做準備。

為了與市場增長預期保持一致，三星一直在擴展其HBM業(yè)務(wù)，產(chǎn)品方面擁有向主要客戶獨家供應(yīng)HBM2的記錄，后續(xù)還就HBM2E開展業(yè)務(wù)，計劃2023年下半年開始大規(guī)模生產(chǎn)HBM3。三星HBM3正在接受具有行業(yè)頂級性能和密度或容量的客戶資格認證，已開始向主要的AI SoC公司和云計算公司發(fā)貨8層16GB和12層24GB產(chǎn)品。具有更高性能和容量的三星下一代HBM3P芯片計劃于今年晚些時候發(fā)布。

▲三星HBM3介紹（圖源：SemiAnalysis）

三星還一直投資HBM生產(chǎn)能力，基于此已經(jīng)預訂了大約10億或十億中值Gb級的客戶需求，大約是去年的兩倍，并正在通過提高生產(chǎn)力來進一步提高供應(yīng)能力，到2024年計劃將HBM產(chǎn)能增加至少是2023年水平的兩倍。另據(jù)此前報道，三星擬投資1萬億韓元擴產(chǎn)HBM。

對于三星來說，它雖然在HBM競爭的反應(yīng)比SK海力士慢半拍，但考慮到通常AI芯片與HBM存儲器一起集成到單個封裝中，三星擁有一個其他芯片企業(yè)所不具備的優(yōu)勢——兼具先進GAA工藝技術(shù)、HBM技術(shù)和先進封裝技術(shù)。

如果未來三星能夠推出最大化發(fā)揮這三類關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同效應(yīng)的解決方案，這有望成為未來三星在AI算力市場競爭中的關(guān)鍵壁壘。

04.結(jié)語：存儲芯片巨頭打響HBM爭霸賽

隨著云計算和生成式AI服務(wù)越來越受歡迎，對HBM等高性能內(nèi)存芯片的需求與日俱增。在HBM價格不斷上漲的情況下，英偉達等芯片巨頭仍在預訂更多HBM產(chǎn)能來滿足其GPU需求，這導致HBM3芯片的供給更加緊俏。

在今年資本支出大幅下降的情況下，在HBM市場領(lǐng)先的SK海力士正通過提高生產(chǎn)力、加快設(shè)備交付時間和削減其他領(lǐng)域的投資等努力，確保HBM3的產(chǎn)能和投資。穩(wěn)居全球存儲芯片第一的三星，自然不甘在HBM這一極具前景的細分市場屈居于SK海力士身后，亦加大馬力爭取新訂單并專注于HBM等高附加值產(chǎn)品的銷售。

全球排名第三的美國存儲芯片巨頭美光科技也在上周面向AI客戶發(fā)布了最新DRAM四年路線圖，包括用于AI和高性能計算應(yīng)用的HBMNext。到2024年，美光科技HBM3E預計將在第三季度/第四季度開始出貨。

▲美光科技披露面向AI基礎(chǔ)設(shè)施需求的解決方案路線圖

存儲芯片巨頭們正在嚴陣以待，通過加大在先進技術(shù)突破和擴大產(chǎn)能方面的投資，為持續(xù)到來的HBM等支持大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的高性能內(nèi)存產(chǎn)品的需求激增做好準備。SK海力士能否在HBM技術(shù)和市場保持領(lǐng)先身位、長期掌握議價權(quán)，也是業(yè)界強烈關(guān)注的焦點。

審核編輯：劉清