英偉達、AMD或包下台積電先進封裝産能,國産AI芯片又要落後?

科技銘程 2024-05-09 21:58:39

近日,《台灣經濟日報》報道,AI巨頭英偉達、AMD全力沖刺AI芯片市場,傳出包下台積電今明兩年的先進封裝産能。

無論是台積電還是英偉達、AMD都對AI市場充滿了信心。

英偉達CEO黃仁勳公開表示,AI已經成爲了當今科技領域的核心驅動力,並在各行各業廣泛應用,包括但不限于醫療、交通、農業、金融。

隨著AI技術的不斷發展和創新,將會帶來更多以前所未有的機遇和突破。而英偉達作爲全球領先的計算技術公司,已經成爲AI技術創新的關鍵推動者。他認爲,AI技術將在未來幾年出現重大突破,並將對全球經濟和社會産生深遠的影響。

爲此英偉達不斷升級叠代,先後發布了A100、H100、H200等高速案例AI芯片。

作爲英偉達潛在的競爭者AMD也沒有閑著,在2023年12底發布了全新的MI300系列AI芯片,試圖挑戰英偉達在人工智能芯片領域的霸主地位。AMD聲稱,MI300系列芯片性能優于英偉達的H100顯卡,且已經拿到了微軟、甲骨文、Meta以及OpenAI的訂單。

台積電認爲,2024年AI服務器銷售量將會翻倍提升,未來5年複合增長率50%,目前台積電的相關訂單已經排到了2028年,屆時相關營收將達到台積電總營收的20%以上。

事實上,亞馬遜、微軟、谷歌、Meta正在積極擴充AI服務器數量,導致英偉達、AMD訂單暴漲,兩家公司積極向台積電下單,以滿足快速增長的AI服務器的需求。

這將加大對英偉達的主力産品H100、AMD的主力産品MI300系列的需求。

我們以英偉達H100爲例,采用Hopper架構,集成了800億個晶體管,擁有18432個CUDA核心、576個Tensor核心、60MB二級緩存,可以實現3TB/s 的顯存帶寬,5TB/s的互聯網速度,算力達到了2000TFLOPS。

爲了達到這些核心數據的要求,它需要更強大的制造、封裝工藝,因此它采用了台積電4nm制造工藝、以及台積電CoWoS封裝工藝。

在制造方面,台積電依靠先進的EUV光刻機,經過多次重複光刻,最終實現了在一顆芯片上集成800億個晶體管。

光刻之後,還要進行封裝。

英偉達H100要保持強算力、高帶寬,需要采用特殊封裝——CoWoS。

CoWoS即Chip on Wafer on Substrate,翻譯成漢語就是“芯片在晶圓上再在基板上”,可以理解爲2.5D封裝。

這種封裝技術可以將GPU與內存更加緊密的聯系在一起,它的最大特點就是可以縮短GPU與HBM(高帶寬存儲芯片)間的互聯距離,可以使數據交換速度更快,並且降低能耗,節省空間。

因爲絕大部分GPU都遵守“存算分離”,即GPU負責運算,內存存儲數據存儲,運算時從內存中調用數據,運算完成後將數據傳輸至內存,這“一來一回”産生的時間,就可能造成延遲或者數據受限。

我們舉例說明:從河北向北京運輸物資,最開始依賴幾條鐵路、公路,運輸物資速度慢、而且量也不大。

爲了快速的進行物資交換,最大限度的把河北和北京的區域限制打開,形成京津冀一體化,這樣的話物資交換可以數倍、百倍的提升。

台積電的CoWoS封裝,就類似于“京津冀一體化”,它將GPU和內存封在了一起,傳輸距離大幅降低,數據交流通道大幅增加。

這就是爲什麽H100具備高算力、高帶寬、高互聯特性的原因。

AMD的MI300系列芯片,采用了台積電5nm、6nm工藝制造,封裝技術也和英偉達不同,采用了特殊的垂直堆疊,然後再與HBM 做 CoWoS 先進封裝。

除了英偉達、AMD下單外,蘋果、高通、博通等大廠也紛紛向台積電下訂單,爲了滿足日益增長的需求,台積電斥資400億美元,在亞利桑那州鳳凰城新建了3座晶圓廠。

一座4nm晶圓廠、一座3nm晶圓廠、還有一座2nm晶圓廠,原計劃2024年投産4nm晶圓廠,但因爲工程進度原因,目前已經延期到了2025年,3nm、2nm晶圓廠也相繼延期投産。

也就是說,台積電很有可能無法滿足英偉達、AMD、蘋果、高通的先進工藝,那麽內地晶圓廠能夠吸收這部分産能嗎?

很難。

一方面、這些産能大部分爲4nm以下,而內地最先進的工藝是中芯國際的N7工藝,無法滿足客戶需求,同時良品率方面也達不到要求。

另一方面、中芯國際在2020年12月18日被美商務部列入到實體清單,美、日、荷又在2023年相繼出台了半導體設備限制政策,今年3月,美商務部又限制了半導體材料向中芯國際南方工廠供貨。

這種種行爲表明,中芯國際在技術、專利、半導體設備、半導體材料等多個方面受到了很大限制,在很大程度上看,中芯國際已經與美脫鈎了。

中芯國際的大股東也變成了大唐電信,新任董事長劉訓峰也是國企背景(先後在上海石化、上海華誼集團、雙錢集團任職)。

也就是說中芯國際的公司性質已經有了很大變化,它更傾向于“國企”,那麽在這種大環境下,中芯國際的産能更傾向于內地的關鍵領域提供。

在全球爭奪AI制高點時,AI芯片自然就是關鍵領域,而國內在該領域最有建樹的當屬華爲,可能有網友會說,壁仞科技發布的BR100,領先華爲,甚至接近英偉達H100。

你要知道,壁仞科技的芯片研發團隊很多員工來自英偉達、 AMD、英特爾和IBM等國際大廠,或多或少帶來了別人的設計理念,短時間內會沖的很快,但是後勁不足。

反觀華爲,早在2019年8月就發布了自主研發的昇騰910,而英偉達A100是在2020年5月14日發布的。

也就是說,昇騰910剛發布時,就是AI最強的芯片。但由于打壓限制,導致華爲4年後才打造出昇騰910B,而這4年英偉達先後發布了H100、H200,將華爲甩在了身後。

除此之外,華爲海思還設計出了先進的麒麟芯片、巴龍基帶、天罡芯片等等,華爲海思一度成爲全球第四大芯片設計公司,僅次于高通、博通、英偉達。

毫無疑問,華爲能夠設計出領先的AI芯片,所欠缺的就是生態和制造環節,生態需要國內廠商共同努力,尤其是騰訊、阿裏、百度、字節、三大運營商的大力支持,不過有國家的號召,這個環節也不會太難。

最難的依然是制造環節,雖然制造工藝上我們可以做到5nm,實際上5nm也足夠了,而3nm、2nm更多的是“制程陷阱”,沒有想象中的那麽強。

但是5nm需要EUV光刻機,這恰好我們缺少的,如何解決這個難題,又落在中科院、光機所、上海微電子、各大零部件廠商頭上了,但是目前爲止樣機還沒有做出來。

所以,國産芯片真正迎來曙光的時間,就是國産EUV光刻機問世的那一天,我相信以中國人的智慧,這一天會很快到來。

我是科技銘程,喜歡就點個贊吧!

0 阅读:126

科技銘程

簡介:喜歡科技,喜歡聊科技,更喜歡分享科技。