什么是高带宽存储？美国为何封锁中国？

什么是高带宽存储？美国为何封锁中国？

美国政府对向中国销售用于人工智能（AI）应用的高科技存储芯片实施了新的出口管制。这些规则影响美国制造的高带宽内存（HBM）技术和外国制造的芯片。以下是您需要了解的有关这些尖端半导体的所有信息，随着全球围绕人工智能的炒作，其需求猛增。

什么是高带宽存储 (HBM)？

高带宽存储器 (HBM) 基本上由一堆存储芯片和存储数据的小组件组成。与称为 DRAM（动态随机存取存储器）的旧技术相比，HBM 可以存储更多的信息并更快地传输数据。

HBM 芯片广泛应用于显卡、高性能计算机系统、数据中心和自动驾驶汽车。最重要的是，它们对于日益流行的人工智能应用（包括生成式人工智能）至关重要。这些由 AI 处理器提供支持，例如 Nvidia 和 Advanced Micro Devices (AMD) 等公司制造的图形处理单元 (GPU)。

“处理器和内存是人工智能的两个重要组成部分。如果没有内存，就像大脑有逻辑但没有记忆一样，”专门研究芯片的研究机构 TechInsights 的副总裁 G. Dan Hutcheson 表示。

这些限制对中国有何影响？

最年轻的 出口限制 12 月 2 日宣布，拜登政府在过去三年中颁布了两轮与先进芯片相关的法规。其目的是阻止中国获得可能为其带来军事优势的关键技术。

作为报复，北京对制造半导体和其他高科技设备所需的锗、镓和其他材料实施了新的出口限制。专家们一致认为，新的出口限制将减缓中国人工智能芯片的开发，充其量也会阻碍 HBM 的获取。虽然中国目前生产 HBM 的能力落后于韩国的 SK 海力士、三星以及美国的美光，但中国正在该领域发展自己的能力。

“美国的出口限制将在短期内限制中国获得高质量 HBM，”专门从事技术的专家网络咨询公司 Ansforce 的首席执行官 Jeffery Chiu 表示。 “然而，从长远来看，中国将继续能够独立生产 HBM，即使它使用的技术不太先进。”在中国，长江存储科技和长鑫存储科技是领先的存储芯片制造商，似乎正在扩大 HBM 生产线产能，以实现技术自给自足的战略目标。

为什么 HBM 如此重要？

与传统存储芯片相比，HBM 芯片的功能如此强大，主要是因为它们具有更大的存储空间和更快的数据传输速度。由于人工智能应用程序需要许多复杂的计算，这些功能可确保这些应用程序顺利运行，不会出现延迟或故障。

更大的存储空间意味着可以存储、传输和处理更多数据，从而提高人工智能应用程序的性能，因为大型语言模型 (LLM) 能够处理更多参数。想想更高的数据传输速度，或者更高的芯片语言带宽，就像高速公路一样：高速公路的车道越多，拥堵的可能性就越小，可以容纳的车辆就越多。

“这就像两车道高速公路和百车道高速公路之间的区别。你只是没有拥堵，”哈奇森说。

领先的制造商有哪些？

目前只有三家公司主导全球 HBM 市场。据一位人士称，到 2022 年，海力士将占 HBM 总市场份额的 50%，其次是三星，占 40%，美光占 10%。 研究笔记 ，由台北市场研究机构 TrendForce 发布。预计这两家韩国公司将在 2023 年和 2024 年在 HBM 市场上持有类似的份额，这将使它们的总份额约为 95%。

台湾官方通讯社援引美光高管 Praveen Vaidyanatha 的话说，美光计划到 2025 年将其 HBM 市场份额提高到 20% 至 25%。 HBM 的高价值导致所有制造商将其产能的很大一部分集中在更先进的存储芯片上。 TrendForce高级研究副总裁Avril Wu表示，从2024年开始，HBM预计将占商品存储芯片市场总价值的20%以上，明年可能升至30%以上。

HBM 是如何生产的？

想象一下几个标准存储芯片分层堆叠在一起，类似于汉堡包。这基本上就是 HBM 的结构。乍一看，这听起来很简单，但实施起来却并不容易，这也反映在价格上。 HBM的每单位售价是传统存储芯片的数倍。

这是因为 HBM 芯片的高度大约与六根人类头发的高度相同。这意味着堆叠在一起的每一层标准存储芯片都必须非常薄，需要高水平的制造专业知识，即先进封装。

“这些存储芯片中的每一个都需要研磨到半根头发丝的厚度，然后才能将它们堆叠在一起，这是非常困难的，”邱说。此外，在将这些存储芯片一个一个地安装在另一个顶部之前，先在这些存储芯片上钻孔，以便电线可以穿过。这些孔的位置和尺寸必须极其精确。

“当你试图制造这些设备时，你会遇到更多的故障点。这几乎就像建造一座纸牌屋一样，”哈奇森指出。