O que é armazenamento de alta largura de banda e por que os EUA estão bloqueando a China?

O que é armazenamento de alta largura de banda e por que os EUA estão bloqueando a China?

O governo dos EUA impôs novos controles de exportação à venda de chips de memória de alta tecnologia usados ​​em aplicações de inteligência artificial (IA) para a China. Essas regras afetam tanto as tecnologias de memória de alta largura de banda (HBM) fabricadas nos EUA quanto os chips fabricados no exterior. Aqui está tudo o que você precisa saber sobre esses semicondutores de última geração, cuja demanda disparou junto com o entusiasmo global em torno da IA.

O que é armazenamento de alta largura de banda (HBM)?

A memória de alta largura de banda (HBM) consiste basicamente em uma pilha de chips de memória, pequenos componentes que armazenam dados. A HBM pode armazenar significativamente mais informações e transferir dados com muito mais rapidez do que a tecnologia mais antiga chamada DRAM (Dynamic Random Access Memory).

Os chips HBM são amplamente utilizados em placas gráficas, sistemas computacionais de alto desempenho, data centers e veículos autônomos. Mais importante ainda, são essenciais para aplicações de IA cada vez mais populares, incluindo a IA generativa. Eles são alimentados por processadores de IA, como unidades de processamento gráfico (GPUs) fabricadas por empresas como Nvidia e Advanced Micro Devices (AMD).

"O processador e a memória são dois componentes essenciais para a IA. Sem memória, é como ter um cérebro com lógica, mas sem memória", disse G. Dan Hutcheson, vice-presidente da TechInsights, uma organização de pesquisa especializada em chips.

Como as restrições afetam a China?

O mais novo Restrições de exportação, anunciado em 2 de dezembro, segue duas rodadas anteriores de promulgações relacionadas a chips avançados pela administração Biden nos últimos três anos. O objectivo é bloquear o acesso da China a tecnologia crítica que lhe poderia conferir uma vantagem militar.

Em retaliação, Pequim impôs novas restrições às exportações de germânio, gálio e outros materiais necessários para fabricar semicondutores e outros dispositivos de alta tecnologia. Os especialistas concordam que as novas restrições à exportação retardarão o desenvolvimento de chips de IA na China e, na melhor das hipóteses, impedirão o acesso à HBM. Embora a capacidade da China de produzir HBM esteja actualmente aquém da da SK Hynix da Coreia do Sul e da Samsung, bem como da Micron dos Estados Unidos, o país está a desenvolver as suas próprias capacidades nesta área.

“As restrições às exportações dos EUA limitariam o acesso da China a HBM de alta qualidade no curto prazo”, disse Jeffery Chiu, CEO da Ansforce, uma consultoria de rede especializada em tecnologia. “No longo prazo, porém, a China continuará a ser capaz de produzir HBM de forma independente, mesmo que trabalhe com tecnologias menos avançadas.” Na China, a Yangtze Memory Technologies e a Changxin Memory Technologies são os principais fabricantes de chips de memória e parecem estar expandindo a capacidade de produção da linha HBM para atingir seu objetivo estratégico de autossuficiência tecnológica.

Por que a HBM é tão importante?

Os chips HBM são muito poderosos em comparação com os chips de memória convencionais, principalmente por causa de seu maior espaço de armazenamento e transferência de dados significativamente mais rápida. Como os aplicativos de IA exigem muitos cálculos complexos, esses recursos garantem que esses aplicativos funcionem sem problemas, sem atrasos ou falhas.

Maior espaço de armazenamento significa que mais dados podem ser armazenados, transferidos e processados, melhorando o desempenho dos aplicativos de IA, já que os grandes modelos de linguagem (LLM) são capazes de trabalhar com mais parâmetros. Pense na maior velocidade de transferência de dados ou na maior largura de banda na linguagem do chip, como uma rodovia: quanto mais faixas uma rodovia tiver, menor será a probabilidade de congestionamento e mais veículos ela poderá acomodar.

“É como a diferença entre uma rodovia de duas pistas e uma rodovia de cem pistas. Simplesmente não há congestionamento”, disse Hutcheson.

Quem são os principais fabricantes?

Atualmente apenas três empresas dominam o mercado global da HBM. Em 2022, a Hynix respondia por 50% da participação total de mercado da HBM, seguida pela Samsung com 40% e Micron com 10%, de acordo com um Nota de pesquisa, divulgado pela agência de pesquisa de mercado TrendForce, com sede em Taipei. Espera-se que ambas as empresas sul-coreanas detenham participações semelhantes no mercado HBM em 2023 e 2024, o que lhes daria um total de cerca de 95%.

A Micron pretende aumentar a sua quota de mercado de HBM para entre 20% e 25% até 2025, informa a agência de notícias oficial de Taiwan, citando Praveen Vaidyanatha, um executivo da Micron. O alto valor da HBM levou todos os fabricantes a concentrarem uma parte significativa de sua capacidade de produção no chip de memória mais avançado. De acordo com Avril Wu, vice-presidente sênior de pesquisa da TrendForce, espera-se que a HBM responda por mais de 20% do mercado total de chips de memória em valor a partir de 2024 e pode subir acima de 30% no próximo ano.

Como o HBM é produzido?

Imagine vários chips de memória padrão empilhados uns sobre os outros em camadas, semelhante a um hambúrguer. É basicamente assim que se parece a estrutura da HBM. À primeira vista, isto parece bastante simples, mas é tudo menos fácil de implementar, o que também se reflecte no preço. O preço de venda por unidade da HBM é várias vezes superior ao dos chips de memória convencionais.

Isso ocorre porque a altura de um chip HBM é aproximadamente igual a seis fios de cabelo humanos. Isso significa que cada camada de chips de memória padrão empilhados uns sobre os outros deve ser extremamente fina, exigindo um alto nível de experiência em fabricação, conhecido como embalagem avançada.

“Cada um desses chips de memória precisa ser triturado até a espessura de meio fio de cabelo antes de empilhá-los uns sobre os outros, o que é muito difícil”, disse Chiu. Além disso, furos são feitos nesses chips de memória antes de serem montados um em cima do outro para que os fios elétricos possam passar. A posição e o tamanho destes furos devem ser extremamente precisos.

"Você tem muito mais pontos de falha quando tenta fabricar esses dispositivos. É quase como construir um castelo de cartas", observou Hutcheson.