ما هو التخزين ذو النطاق الترددي العالي ولماذا تمنع الولايات المتحدة الصين؟

ما هو التخزين ذو النطاق الترددي العالي ولماذا تمنع الولايات المتحدة الصين؟

فرضت الحكومة الأمريكية ضوابط تصدير جديدة على بيع رقائق الذاكرة عالية التقنية المستخدمة في تطبيقات الذكاء الاصطناعي إلى الصين. وتؤثر هذه القواعد على تقنيات الذاكرة ذات النطاق الترددي العالي (HBM) الأمريكية الصنع والرقائق الأجنبية الصنع. إليك كل ما تحتاج إلى معرفته حول أشباه الموصلات المتطورة هذه، والتي ارتفع الطلب عليها بشكل كبير جنبًا إلى جنب مع الضجيج العالمي حول الذكاء الاصطناعي.

ما هو التخزين ذو النطاق الترددي العالي (HBM)؟

تتكون الذاكرة ذات النطاق الترددي العالي (HBM) أساسًا من مجموعة من شرائح الذاكرة، وهي مكونات صغيرة تقوم بتخزين البيانات. يمكن لـ HBM تخزين المزيد من المعلومات ونقل البيانات بشكل أسرع بكثير من التقنية القديمة التي تسمى DRAM (ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية).

تُستخدم رقائق HBM على نطاق واسع في بطاقات الرسومات وأنظمة الكمبيوتر عالية الأداء ومراكز البيانات والمركبات ذاتية القيادة. والأهم من ذلك، أنها ضرورية لتطبيقات الذكاء الاصطناعي ذات الشعبية المتزايدة، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي التوليدي. يتم تشغيلها بواسطة معالجات الذكاء الاصطناعي، مثل وحدات معالجة الرسومات (GPUs) المصنعة من قبل شركات مثل Nvidia وAdvanced Micro Devices (AMD).

وقال جي دان هاتشسون، نائب رئيس TechInsights، وهي منظمة بحثية متخصصة في الرقائق: "المعالج والذاكرة مكونان أساسيان للذكاء الاصطناعي. بدون الذاكرة، يشبه الأمر وجود دماغ به منطق ولكن بدون ذاكرة".

كيف تؤثر القيود على الصين؟

الأصغر قيود التصدير تم الإعلان عنه في 2 ديسمبر، بعد جولتين سابقتين من التشريعات المتعلقة بالرقائق المتقدمة من قبل إدارة بايدن على مدى السنوات الثلاث الماضية. والهدف هو منع وصول الصين إلى التكنولوجيا الحيوية التي يمكن أن تمنحها ميزة عسكرية.

وردا على ذلك، فرضت بكين قيودا جديدة على صادرات الجرمانيوم والغاليوم وغيرها من المواد اللازمة لصنع أشباه الموصلات وغيرها من الأجهزة عالية التقنية. ويتفق الخبراء على أن قيود التصدير الجديدة ستؤدي إلى إبطاء تطوير الصين لرقائق الذكاء الاصطناعي، وفي أفضل الأحوال، ستؤدي إلى تعطيل الوصول إلى HBM. وفي حين أن قدرة الصين على إنتاج HBM تتخلف حالياً عن قدرة شركتي SK Hynix وSamsung في كوريا الجنوبية، فضلاً عن Micron في أمريكا، فإن البلاد تعمل على تطوير قدراتها الخاصة في هذا المجال.

وقال جيفري تشيو، الرئيس التنفيذي لشركة Ansforce، وهي شركة استشارية متخصصة في مجال التكنولوجيا: "إن قيود التصدير الأمريكية ستحد من وصول الصين إلى HBM عالي الجودة على المدى القصير". "ومع ذلك، على المدى الطويل، ستظل الصين قادرة على إنتاج HBM بشكل مستقل، حتى لو كانت تعمل بتقنيات أقل تقدما." في الصين، تعد شركتا Yangtze Memory Technologies وChangxin Memory Technologies من الشركات الرائدة في تصنيع شرائح الذاكرة ويبدو أنهما تعملان على توسيع قدرة إنتاج خط HBM لتحقيق هدفهما الاستراتيجي المتمثل في الاكتفاء الذاتي التكنولوجي.

لماذا تعتبر HBM مهمة جدًا؟

تعتبر شرائح HBM قوية جدًا مقارنة برقائق الذاكرة التقليدية ويرجع ذلك أساسًا إلى مساحة التخزين الأكبر الخاصة بها ونقل البيانات بشكل أسرع بشكل ملحوظ. وبما أن تطبيقات الذكاء الاصطناعي تتطلب العديد من الحسابات المعقدة، فإن هذه الميزات تضمن عمل هذه التطبيقات بسلاسة، دون تأخير أو خلل.

تعني مساحة التخزين الأكبر أنه يمكن تخزين المزيد من البيانات ونقلها ومعالجتها، مما يؤدي إلى تحسين أداء تطبيقات الذكاء الاصطناعي حيث أن نماذج اللغات الكبيرة (LLM) قادرة على العمل مع المزيد من المعلمات. فكر في السرعة الأعلى لنقل البيانات، أو النطاق الترددي الأعلى في لغة الرقائق، مثل الطريق السريع: كلما زاد عدد الممرات الموجودة على الطريق السريع، قل احتمال الازدحام، وكلما زاد عدد المركبات التي يمكنه استيعابها.

قال هاتشيسون: "إنه مثل الفرق بين طريق سريع مكون من حارتين وطريق سريع مكون من مائة حارة. لا يوجد ازدحام".

من هم أبرز الشركات المصنعة؟

حاليًا، تهيمن ثلاث شركات فقط على سوق HBM العالمي. وفي عام 2022، استحوذت Hynix على 50% من إجمالي حصة السوق لشركة HBM، تليها سامسونج بنسبة 40% وميكرون بنسبة 10%، وفقًا لأحد التقارير. مذكرة بحثية ، أصدرته وكالة أبحاث السوق TrendForce ومقرها تايبيه. ومن المتوقع أن تمتلك الشركتان الكوريتان الجنوبيتان أسهمًا مماثلة في سوق HBM في عامي 2023 و2024، مما يمنحهما إجماليًا يبلغ حوالي 95٪.

وتهدف ميكرون إلى زيادة حصتها في سوق HBM إلى ما بين 20% و25% بحلول عام 2025، حسبما ذكرت وكالة الأنباء الرسمية التايوانية نقلاً عن برافين فيدياناتا، المدير التنفيذي لشركة ميكرون. لقد دفعت القيمة العالية لـ HBM جميع الشركات المصنعة إلى تركيز جزء كبير من طاقتها الإنتاجية على شريحة الذاكرة الأكثر تقدمًا. وفقًا لأفريل وو، نائب رئيس الأبحاث الأول في TrendForce، من المتوقع أن تمثل HBM أكثر من 20% من إجمالي سوق شرائح الذاكرة السلعية من حيث القيمة بدءًا من عام 2024 وقد ترتفع إلى أكثر من 30% العام المقبل.

كيف يتم إنتاج HBM؟

تخيل عدة شرائح ذاكرة قياسية مكدسة فوق بعضها البعض في طبقات، تشبه الهامبرغر. هذا هو في الأساس ما يبدو عليه هيكل HBM. للوهلة الأولى، يبدو هذا بسيطًا جدًا، لكنه ليس سهل التنفيذ، وهو ما ينعكس أيضًا في السعر. سعر البيع لكل وحدة من HBM أعلى بعدة مرات من سعر شرائح الذاكرة التقليدية.

وذلك لأن ارتفاع شريحة HBM يساوي تقريبًا ستة شعرات بشرية. وهذا يعني أن كل طبقة من شرائح الذاكرة القياسية المكدسة فوق بعضها البعض يجب أن تكون رفيعة للغاية، مما يتطلب مستوى عالٍ من خبرة التصنيع المعروفة باسم التغليف المتقدم.

وقال تشيو: "كل شريحة من رقائق الذاكرة هذه تحتاج إلى طحنها إلى نصف سمك الشعرة قبل تكديسها فوق بعضها البعض، وهو أمر صعب للغاية". بالإضافة إلى ذلك، يتم حفر ثقوب في شرائح الذاكرة هذه قبل تركيبها فوق بعضها البعض حتى تتمكن الأسلاك الكهربائية من المرور من خلالها. يجب أن يكون موضع وحجم هذه الثقوب دقيقًا للغاية.

وأشار هاتشسون إلى أن "هناك الكثير من نقاط الفشل عندما تحاول صنع هذه الأجهزة. إن الأمر يشبه بناء بيت من ورق".