GPU需求水漲船高，臺積電無法供應全球，其他大廠的機會來了

2023-08-24 來源：賢集網(wǎng)

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近期，韓媒報道三星電子第四代HBM（HBM3）以及封裝服務已經(jīng)通過AMD品質(zhì)測試。

AMD的Instinct MI300系列AI芯片計劃采用三星HBM3及封裝服務，該芯片結(jié)合中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）及HBM3，預計今年第四季發(fā)布。

據(jù)悉，三星是唯一能同時提供先進封裝解決方案及HBM產(chǎn)品的企業(yè)。AMD原本考慮使用臺積電的先進封裝服務，但因其產(chǎn)能無法滿足需求，最終只能改變計劃。

AI大勢下，高性能GPU需求水漲船高，這不僅利好英偉達、AMD等GPU廠商，而且也進一步助力了HBM以及先進封裝的發(fā)展。

資料顯示，AIGC（生成式人工智能）模型需要使用AI服務器進行訓練與推理，其中，訓練側(cè)AI服務器基本需要采用中高端GPU，在這些GPU中，HBM的滲透率接近100%。當前提供HBM產(chǎn)品廠商主要是三星、SK海力士、美光三家原廠，全球市場研究機構(gòu)TrendForce集邦咨詢最新調(diào)查認為，在原廠積極擴產(chǎn)推動下，預估2024年HBM位元供給年成長率將達105%。

傳統(tǒng)封測廠紛紛發(fā)力先進封裝技術(shù)

2023 年以來，AIGC 迅速發(fā)展，帶動 AI 芯片與 AI 服務器熱潮，而由臺積電推出、被稱為 CoWoS 的 2.5D 先進封裝技術(shù)更是扮演關(guān)鍵角色。然而，突如其來的需求讓臺積電應接不暇，面對此情況，傳統(tǒng)封測大廠如日月光、Amkor 也相繼展現(xiàn)技術(shù)實力，并未打算在此領(lǐng)域缺席。

例如，日月光的 FOCoS 技術(shù)能整合 HBM 與核心運算元件，將多個芯片重組為扇出模組，再置于基板上，實現(xiàn)多芯片的整合。其在今年五月份發(fā)表的 FOCoS-Bridge 技術(shù)，則能夠利用硅橋 (Si Bridge) 來完成 2.5D 封裝，助力打造 AI、數(shù)據(jù)中心、服務器應用所需之高階芯片。

此外，日月光旗下矽品的 FO-EB 技術(shù)，亦是整合核心運算元件與 HBM 的利器，從下圖來看，該技術(shù)不使用硅中介層，而是透過硅橋與重分布層 (RDL) 實現(xiàn)連結(jié)，同樣能夠?qū)崿F(xiàn) 2.5D 封裝。

而另一家封測大廠 Amkor（安靠）除了與三星（Samsung）共同開發(fā) H-Cube 先進封裝解決方案以外，也早已布局“類 CoWoS 技術(shù)”，其透過中介層與 TSV 技術(shù)能連接不同芯片，同樣具備 2.5D 先進封裝能力。

而中國封測大廠江蘇長電的 XDFOI 技術(shù)，則是利用 TSV、RDL、微凸塊技術(shù)來整合邏輯 IC 與 HBM，面向高性能計算領(lǐng)域。

近來高階 GPU 芯片需求驟升，臺積電 CoWoS 產(chǎn)能供不應求，NVIDIA 也積極尋求第二甚至第三供應商的奧援，日月光集團已然憑藉其 2.5D 封裝技術(shù)參與其中，而 Amkor 的類 CoWoS 技術(shù)也磨刀霍霍，足以說明傳統(tǒng)封測大廠即便面對晶圓代工廠切入先進封裝領(lǐng)域的威脅，仍有實力一戰(zhàn)。

再就產(chǎn)品別來看，晶圓廠先進封裝技術(shù)鎖定一線大廠如 NVIDIA、AMD；而其他非最高階的產(chǎn)品，仍會選擇日月光、Amkor、江蘇長電等傳統(tǒng)封測廠進行代工。整體來看，在不缺席先進封裝領(lǐng)域，并且掌握逐步擴張之既有封裝市場的情況下，傳統(tǒng)封測大廠依舊能保有其市場競爭力。

存儲巨頭間的HBM大戰(zhàn)

HBM為新型高性能存儲產(chǎn)品，全球廠商中SK海力士、三星、美光等存儲巨頭在HBM領(lǐng)域展開了升級競賽。據(jù)TrendForce數(shù)據(jù)，2022年三大原廠HBM市占率分別為SK海力士50%、三星約40%、美光約10%，集中度相對較高。

另外，海力士Q1法說會表示，23年HBM銷量同比50%+增長。

高性能計算驅(qū)動數(shù)據(jù)中心HBM需求井噴，HBM升級速度近年明顯加快。

自2014年首款硅通孔HBM產(chǎn)品問世至今，HBM技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至第四代，分別是：HBM（第一代）、HBM2（第二代）、HBM2E（第三代）、HBM3（第四代），HBM芯片容量從1GB升級至24GB，帶寬從128GB/s提升至819GB/s，數(shù)據(jù)傳輸速率也從1Gbps提高至6.4Gbps。

海力士是目前唯一規(guī)模量產(chǎn)HBM3的廠商，三星處于認證階段。

根據(jù)公開信息披露，海力士新一代產(chǎn)品HBM3E，該芯片單pin最大帶寬達8Gb/s，單棧最大帶寬達1Tb/s，較上一代HBM3提升25%。預計新一代產(chǎn)品將在高性能數(shù)據(jù)中心、超級計算機和人工智能領(lǐng)域得到更廣泛的應用。

據(jù)韓國媒體BusinessKorea報道，包括英偉達、AMD、微軟、亞馬遜在內(nèi)的全球科技巨頭，已相繼向SK海力士申請HBM3E樣本。根據(jù)TrendForce預計三星、美光則陸續(xù)在今年底至明年初量產(chǎn)HBM，市占率分別為38%及9%。三星計劃在今年底開始生產(chǎn)HBM3，并計劃投資數(shù)千億韓元將韓國Cheonan,Chungnam工廠的HBM產(chǎn)能提高一倍。