Co to jest pamięć masowa o dużej przepustowości i dlaczego Stany Zjednoczone blokują Chiny?

Co to jest pamięć masowa o dużej przepustowości i dlaczego Stany Zjednoczone blokują Chiny?

Rząd USA nałożył nowe kontrole eksportu na sprzedaż do Chin zaawansowanych technologicznie układów pamięci wykorzystywanych w zastosowaniach sztucznej inteligencji (AI). Zasady te dotyczą zarówno technologii pamięci o dużej przepustowości (HBM) wyprodukowanych w USA, jak i chipów wyprodukowanych za granicą. Oto wszystko, co musisz wiedzieć o tych najnowocześniejszych półprzewodnikach, na które popyt gwałtownie wzrósł wraz z globalnym szumem wokół sztucznej inteligencji.

Co to jest pamięć masowa o dużej przepustowości (HBM)?

Pamięć o dużej przepustowości (HBM) zasadniczo składa się ze stosu układów pamięci, małych elementów przechowujących dane. HBM może przechowywać znacznie więcej informacji i przesyłać dane znacznie szybciej niż starsza technologia zwana DRAM (Dynamic Random Access Memory).

Chipy HBM są szeroko stosowane w kartach graficznych, wysokowydajnych systemach komputerowych, centrach danych i pojazdach autonomicznych. Co najważniejsze, są one niezbędne w coraz bardziej popularnych zastosowaniach AI, w tym generatywnej AI. Są one zasilane przez procesory AI, takie jak procesory graficzne (GPU) produkowane przez takie firmy jak Nvidia i Advanced Micro Devices (AMD).

„Procesor i pamięć to dwa istotne elementy sztucznej inteligencji. Bez pamięci to jak mieć mózg z logiką, ale bez pamięci” – powiedział G. Dan Hutcheson, wiceprezes TechInsights, organizacji badawczej specjalizującej się w chipach.

Jak ograniczenia wpływają na Chiny?

Najmłodszy Ograniczenia eksportowe, ogłoszono 2 grudnia, następuje po dwóch poprzednich rundach uchwalania przez administrację Bidena w ciągu ubiegłych trzech lat przepisów dotyczących zaawansowanych chipów. Celem jest zablokowanie Chinom dostępu do kluczowych technologii, które mogłyby zapewnić im przewagę militarną.

W odwecie Pekin nałożył nowe ograniczenia na eksport germanu, galu i innych materiałów niezbędnych do produkcji półprzewodników i innych zaawansowanych technologicznie urządzeń. Eksperci są zgodni, że nowe ograniczenia eksportowe spowolnią rozwój chipów AI w Chinach i w najlepszym przypadku utrudnią dostęp do HBM. Chociaż zdolność Chin do produkcji HBM jest obecnie w tyle za południowokoreańskimi SK Hynix i Samsung, a także amerykańskim Micron, kraj ten rozwija własne możliwości w tej dziedzinie.

„Amerykańskie ograniczenia eksportowe ograniczyłyby w krótkim okresie dostęp Chin do wysokiej jakości HBM” – powiedział Jeffery Chiu, dyrektor generalny Ansforce, sieci eksperckiej firmy konsultingowej specjalizującej się w technologii. „Jednak w dłuższej perspektywie Chiny będą nadal mogły samodzielnie produkować HBM, nawet jeśli będą korzystać z mniej zaawansowanych technologii”. W Chinach firmy Yangtze Memory Technologies i Changxin Memory Technologies są wiodącymi producentami układów pamięci i wydają się zwiększać moce produkcyjne linii HBM, aby osiągnąć swój strategiczny cel, jakim jest samowystarczalność technologiczna.

Dlaczego HBM jest tak ważny?

Układy HBM są tak wydajne w porównaniu do konwencjonalnych układów pamięci, przede wszystkim ze względu na większą przestrzeń dyskową i znacznie szybszy transfer danych. Ponieważ aplikacje AI wymagają wielu skomplikowanych obliczeń, funkcje te zapewniają płynne działanie tych aplikacji, bez opóźnień i usterek.

Większa przestrzeń dyskowa oznacza, że ​​można przechowywać, przesyłać i przetwarzać więcej danych, co poprawia wydajność aplikacji AI, ponieważ duże modele językowe (LLM) mogą pracować z większą liczbą parametrów. Pomyśl o wyższej prędkości przesyłania danych lub większej przepustowości w języku chipów, jak na autostradzie: im więcej pasów ma autostrada, tym mniejsze jest ryzyko zatorów i tym więcej pojazdów może pomieścić.

„To jak różnica między dwupasmową autostradą a stupasmową autostradą. Po prostu nie ma korków” – stwierdził Hutcheson.

Kim są wiodący producenci?

Obecnie na światowym rynku HBM dominują tylko trzy firmy. Według jednego z nich w 2022 r. Hynix miał 50% całkowitego udziału w rynku HBM, za nim plasował się Samsung z 40% i Micron z 10%. Notatka badawcza, opublikowane przez agencję badań rynku TrendForce z siedzibą w Tajpej. Oczekuje się, że obie południowokoreańskie firmy będą miały podobne udziały w rynku HBM w latach 2023 i 2024, co dałoby im łącznie około 95%.

Micron zamierza zwiększyć swój udział w rynku HBM do 20–25% do 2025 r., podaje oficjalna tajwańska agencja informacyjna, cytując Praveena Vaidyanathę, dyrektora Micron. Wysoka wartość HBM skłoniła wszystkich producentów do skupienia znacznej części swoich mocy produkcyjnych na bardziej zaawansowanych układach pamięci. Według Avril Wu, starszej wiceprezes ds. badań w TrendForce, oczekuje się, że HBM będzie stanowić ponad 20% całkowitego rynku towarowych układów pamięci od 2024 r. i może wzrosnąć powyżej 30% w przyszłym roku.

Jak powstaje HBM?

Wyobraź sobie kilka standardowych układów pamięci ułożonych jeden na drugim w warstwach, podobnie jak hamburger. Tak w zasadzie wygląda struktura HBM. Na pierwszy rzut oka wydaje się to dość proste, ale wcale nie jest łatwe do wdrożenia, co ma również odzwierciedlenie w cenie. Cena sprzedaży za jednostkę HBM jest kilkakrotnie wyższa niż w przypadku konwencjonalnych układów pamięci.

Dzieje się tak, ponieważ wysokość chipa HBM jest w przybliżeniu równa sześciu ludzkim włosom. Oznacza to, że każda warstwa standardowych układów pamięci ułożona jedna na drugiej musi być niezwykle cienka, co wymaga wysokiego poziomu wiedzy specjalistycznej w zakresie produkcji, zwanej zaawansowanym pakowaniem.

„Każdy z tych układów pamięci należy zeszlifować na grubość połowy włosa przed ułożeniem ich jeden na drugim, co jest bardzo trudne” – powiedział Chiu. Dodatkowo w tych układach pamięci wiercone są otwory, zanim zostaną zamontowane jeden na drugim, aby umożliwić przejście przewodów elektrycznych. Położenie i rozmiar tych otworów muszą być niezwykle precyzyjne.

„Przy próbie stworzenia takich urządzeń występuje znacznie więcej punktów awarii. To prawie jak budowanie domku z kart” – zauważył Hutcheson.