Čo je to vysokorýchlostné úložisko a prečo USA blokujú Čínu?

Čo je to vysokorýchlostné úložisko a prečo USA blokujú Čínu?

Americká vláda zaviedla nové kontroly exportu na predaj high-tech pamäťových čipov používaných v aplikáciách umelej inteligencie (AI) do Číny. Tieto pravidlá ovplyvňujú technológie vysokopásmovej pamäte (HBM) vyrobené v USA a čipy vyrobené v zahraničí. Tu je všetko, čo potrebujete vedieť o týchto špičkových polovodičoch, ktorých dopyt raketovo vzrástol spolu s globálnym humbukom okolo AI.

Čo je úložisko s vysokou šírkou pásma (HBM)?

Pamäť s vysokou šírkou pásma (HBM) v podstate pozostáva zo zásobníka pamäťových čipov, malých komponentov, ktoré ukladajú dáta. HBM dokáže uložiť podstatne viac informácií a prenášať dáta oveľa rýchlejšie ako staršia technológia nazývaná DRAM (Dynamic Random Access Memory).

Čipy HBM sú široko používané v grafických kartách, vysokovýkonných počítačových systémoch, dátových centrách a autonómnych vozidlách. Najdôležitejšie je, že sú nevyhnutné pre čoraz populárnejšie aplikácie AI vrátane generatívnej AI. Tie sú poháňané procesormi AI, ako sú grafické procesorové jednotky (GPU) vyrábané spoločnosťami ako Nvidia a Advanced Micro Devices (AMD).

"Procesor a pamäť sú dve základné komponenty pre AI. Bez pamäte je to ako mať mozog s logikou, ale bez pamäte," povedal G. Dan Hutcheson, viceprezident TechInsights, výskumnej organizácie, ktorá sa špecializuje na čipy.

Ako sa obmedzenia dotýkajú Číny?

Najmladší Vývozné obmedzenia, oznámila 2. decembra, nadväzuje na dve predchádzajúce kolá uzákonení súvisiacich s pokročilými čipmi zo strany Bidenovej administratívy za posledné tri roky. Cieľom je zablokovať prístup Číny k kritickej technológii, ktorá by jej mohla poskytnúť vojenskú výhodu.

Peking ako odvetu uvalil nové obmedzenia na vývoz germánia, gália a iných materiálov potrebných na výrobu polovodičov a iných high-tech zariadení. Odborníci sa zhodujú, že nové vývozné obmedzenia spomalia čínsky vývoj čipov AI a v najlepšom prípade zastavia prístup k HBM. Zatiaľ čo schopnosť Číny vyrábať HBM v súčasnosti zaostáva za schopnosťami juhokórejských SK Hynix a Samsung, ako aj amerického Micronu, krajina v tejto oblasti rozvíja svoje vlastné kapacity.

„Americké vývozné obmedzenia by v krátkodobom horizonte obmedzili prístup Číny k vysokokvalitným HBM,“ povedal Jeffery Chiu, generálny riaditeľ Ansforce, expertnej sieťovej poradenskej spoločnosti, ktorá sa špecializuje na technológie. "Z dlhodobého hľadiska však bude Čína naďalej schopná vyrábať HBM nezávisle, aj keď bude pracovať s menej pokročilými technológiami." V Číne sú Yangtze Memory Technologies a Changxin Memory Technologies poprednými výrobcami pamäťových čipov a zdá sa, že rozširujú výrobnú kapacitu linky HBM, aby dosiahli svoj strategický cieľ technologickej sebestačnosti.

Prečo je HBM taký dôležitý?

Čipy HBM sú v porovnaní s bežnými pamäťovými čipmi také výkonné, a to predovšetkým vďaka ich väčšiemu úložnému priestoru a výrazne rýchlejšiemu prenosu dát. Keďže aplikácie AI vyžadujú veľa zložitých výpočtov, tieto funkcie zaisťujú, že tieto aplikácie fungujú hladko, bez oneskorení alebo závad.

Väčší úložný priestor znamená, že je možné uložiť, preniesť a spracovať viac údajov, čo zlepšuje výkon aplikácií AI, keďže veľké jazykové modely (LLM) dokážu pracovať s viacerými parametrami. Predstavte si vyššiu rýchlosť prenosu dát alebo vyššiu šírku pásma v jazyku čipu, ako je diaľnica: čím viac jazdných pruhov má diaľnica, tým je menšia pravdepodobnosť zápchy a tým viac vozidiel sa na ňu zmestí.

"Je to ako rozdiel medzi dvojprúdovou a stoprúdovou diaľnicou. Jednoducho nemáte zápchy," povedal Hutcheson.

Kto sú poprední výrobcovia?

V súčasnosti na svetovom trhu HBM dominujú iba tri spoločnosti. V roku 2022 tvoril Hynix 50 % celkového trhového podielu HBM, nasledoval Samsung so 40 % a Micron s 10 %, podľa jedného Výskumná poznámka, ktorú vydala agentúra TrendForce pre prieskum trhu so sídlom v Tchaj-peji. Očakáva sa, že obe juhokórejské spoločnosti budú držať podobné podiely na trhu HBM v rokoch 2023 a 2024, čo by im dalo spolu približne 95 %.

Micron má za cieľ zvýšiť svoj podiel na trhu HBM do roku 2025 na 20 % až 25 %, uvádza oficiálna tlačová agentúra Taiwanu s odvolaním sa na Praveena Vaidyanatha, výkonného riaditeľa Micronu. Vysoká hodnota HBM viedla všetkých výrobcov k tomu, aby zamerali značnú časť svojej výrobnej kapacity na pokročilejší pamäťový čip. Podľa Avril Wu, senior viceprezidentky pre výskum v TrendForce, sa očakáva, že HBM bude predstavovať viac ako 20 % celkového trhu s komoditnými pamäťovými čipmi podľa hodnoty od roku 2024 a v budúcom roku môže vzrásť nad 30 %.

Ako sa HBM vyrába?

Predstavte si niekoľko štandardných pamäťových čipov naskladaných na seba vo vrstvách, podobne ako hamburger. Takto v podstate vyzerá štruktúra HBM. Na prvý pohľad to znie celkom jednoducho, ale je to všetko, len nie jednoduché na realizáciu, čo sa odráža aj na cene. Predajná cena za jednotku HBM je niekoľkonásobne vyššia ako pri bežných pamäťových čipoch.

Je to preto, že výška čipu HBM je približne rovnaká ako výška šiestich ľudských vlasov. To znamená, že každá vrstva štandardných pamäťových čipov naskladaných na sebe musí byť extrémne tenká, čo si vyžaduje vysokú úroveň výrobných znalostí známych ako pokročilé balenie.

"Každý z týchto pamäťových čipov musí byť zomletý na hrúbku polovice vlasu, než ich naskladáte na seba, čo je veľmi ťažké," povedal Chiu. Okrem toho sú do týchto pamäťových čipov vyvŕtané otvory predtým, ako sú namontované jeden na druhý, aby mohli prechádzať elektrické vodiče. Poloha a veľkosť týchto otvorov musia byť mimoriadne presné.

"Máte oveľa viac bodov zlyhania, keď sa pokúšate vyrobiť tieto zariadenia. Je to skoro ako postaviť domček z kariet," poznamenal Hutcheson.