Co je vysokorychlostní úložiště a proč USA blokují Čínu?

Co je vysokorychlostní úložiště a proč USA blokují Čínu?

Americká vláda uvalila nové kontroly exportu na prodej high-tech paměťových čipů používaných v aplikacích umělé inteligence (AI) do Číny. Tato pravidla ovlivňují jak technologie vysokopásmové paměti (HBM) vyrobené v USA, tak čipy vyrobené v zahraničí. Zde je vše, co potřebujete vědět o těchto špičkových polovodičích, jejichž poptávka raketově vzrostla spolu s globálním humbukem kolem AI.

Co je úložiště s vysokou šířkou pásma (HBM)?

High-bandwidth memory (HBM) se v zásadě skládá z hromady paměťových čipů, malých součástek, které ukládají data. HBM dokáže uložit podstatně více informací a přenášet data mnohem rychleji než starší technologie zvaná DRAM (Dynamic Random Access Memory).

Čipy HBM jsou široce používány v grafických kartách, vysoce výkonných počítačových systémech, datových centrech a autonomních vozidlech. Nejdůležitější je, že jsou nezbytné pro stále populárnější aplikace umělé inteligence, včetně generativní umělé inteligence. Ty jsou poháněny procesory AI, jako jsou grafické procesorové jednotky (GPU) vyráběné společnostmi jako Nvidia a Advanced Micro Devices (AMD).

"Procesor a paměť jsou dvě základní součásti pro AI. Bez paměti je to jako mít mozek s logikou, ale bez paměti," řekl G. Dan Hutcheson, viceprezident výzkumné organizace TechInsights, která se specializuje na čipy.

Jak omezení ovlivňují Čínu?

Nejmladší Exportní omezení, oznámené 2. prosince, následuje po dvou předchozích kolech uzákonění souvisejících s pokročilými čipy, které provedla Bidenova administrativa za poslední tři roky. Cílem je zablokovat přístup Číny ke kritické technologii, která by jí mohla poskytnout vojenskou výhodu.

Peking jako odvetu uvalil nová omezení na vývoz germania, galia a dalších materiálů nezbytných pro výrobu polovodičů a dalších high-tech zařízení. Experti se shodují, že nová exportní omezení zpomalí čínský vývoj AI čipů a v nejlepším případě zablokují přístup k HBM. Zatímco schopnost Číny vyrábět HBM v současnosti zaostává za jihokorejskými SK Hynix a Samsung i za americkým Micronem, země v této oblasti rozvíjí vlastní kapacity.

„Americká exportní omezení by v krátkodobém horizontu omezila přístup Číny k vysoce kvalitnímu HBM,“ řekl Jeffery Chiu, generální ředitel Ansforce, expertní síťové poradenské společnosti specializující se na technologie. "Z dlouhodobého hlediska však bude Čína i nadále schopna vyrábět HBM nezávisle, i když bude pracovat s méně pokročilými technologiemi." V Číně jsou Yangtze Memory Technologies a Changxin Memory Technologies předními výrobci paměťových čipů a zdá se, že rozšiřují výrobní kapacitu řady HBM, aby dosáhli svého strategického cíle technologické soběstačnosti.

Proč je HBM tak důležité?

Čipy HBM jsou tak výkonné ve srovnání s konvenčními paměťovými čipy především díky většímu úložnému prostoru a výrazně rychlejšímu přenosu dat. Vzhledem k tomu, že aplikace AI vyžadují mnoho složitých výpočtů, tyto funkce zajišťují, že tyto aplikace fungují hladce, bez zpoždění nebo závad.

Větší úložný prostor znamená, že lze uložit, přenést a zpracovat více dat, což zlepšuje výkon aplikací AI, protože velké jazykové modely (LLM) jsou schopny pracovat s více parametry. Představte si vyšší rychlost přenosu dat nebo vyšší šířku pásma v jazyce čipu, jako je dálnice: čím více pruhů má dálnice, tím menší je pravděpodobnost zácpy a tím více vozidel pojme.

"Je to jako rozdíl mezi dvouproudou a stoproudou dálnicí. Prostě nemáte zácpy," řekl Hutcheson.

Kdo jsou přední výrobci?

V současné době dominují globálnímu trhu HBM pouze tři společnosti. Podle jednoho Výzkumná poznámka, kterou vydala agentura TrendForce se sídlem v Taipei pro průzkum trhu. Očekává se, že obě jihokorejské společnosti budou držet podobné podíly na trhu HBM v letech 2023 a 2024, což by jim dalo dohromady kolem 95 %.

Micron si klade za cíl zvýšit svůj podíl na trhu HBM do roku 2025 na 20 až 25 %, uvádí tchajwanská oficiální tisková agentura s odvoláním na Praveena Vaidyanatha, výkonného ředitele Micronu. Vysoká hodnota HBM vedla všechny výrobce k tomu, aby soustředili významnou část své výrobní kapacity na pokročilejší paměťový čip. Podle Avril Wu, senior viceprezidentky pro výzkum ve společnosti TrendForce, se očekává, že HBM bude od roku 2024 tvořit více než 20 % celkového trhu s paměťovými čipy s komoditami podle hodnoty a příští rok může vzrůst nad 30 %.

Jak se HBM vyrábí?

Představte si několik standardních paměťových čipů naskládaných na sebe ve vrstvách, podobně jako hamburger. Takto v podstatě vypadá struktura HBM. Na první pohled to zní docela jednoduše, ale je to všechno možné, jen ne jednoduché na realizaci, čemuž odpovídá i cena. Prodejní cena za jednotku HBM je několikanásobně vyšší než u běžných paměťových čipů.

Je to proto, že výška čipu HBM je přibližně stejná jako šest lidských vlasů. To znamená, že každá vrstva standardních paměťových čipů naskládaných na sebe musí být extrémně tenká, což vyžaduje vysokou úroveň výrobních znalostí známých jako pokročilé balení.

"Každý z těchto paměťových čipů musí být broušen na polovinu tloušťky vlasu, než je naskládáte na sebe, což je velmi obtížné," řekl Chiu. Kromě toho jsou do těchto paměťových čipů vyvrtány otvory předtím, než jsou namontovány jeden na druhý, aby jimi mohly procházet elektrické vodiče. Poloha a velikost těchto otvorů musí být extrémně přesná.

"Máte mnohem více bodů selhání, když se pokoušíte vyrobit tato zařízení. Je to skoro jako stavět domeček z karet," poznamenal Hutcheson.