在當(dāng)今世界上最火熱的芯片行業(yè)中，有一個(gè)領(lǐng)域被一家相對(duì)名不見(jiàn)經(jīng)傳的韓國(guó)公司統(tǒng)治著，它就是SK海力士。

目前來(lái)看，人工智能(AI)浪潮最大的受益者之一當(dāng)屬英偉達(dá)，其最尖端的H100芯片已供不應(yīng)求。但是一般人可能不知道，這種最先進(jìn)AI芯片還依靠著一種專用存儲(chǔ)芯片：高帶寬內(nèi)存芯片(HBM)。正是在這種芯片的配合下，AI應(yīng)用背后的大量驚人即時(shí)計(jì)算才成為了可能。

什么是高帶寬內(nèi)存芯片？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它就是把DRAM內(nèi)存芯片堆疊在一起，就像一層層樓組合成摩天大廈一樣。它會(huì)和圖形處理器(GPU)封裝在一起，實(shí)現(xiàn)大容量，高位寬的DRAM組合陣列。ChatGPT等生成式AI工具需要消耗大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須從內(nèi)存芯片中檢索出來(lái)，然后發(fā)送給處理器進(jìn)行計(jì)算。憑借其摩天大廈式的堆疊，高帶寬內(nèi)存芯片可以與英偉達(dá)、AMD、英特爾等公司設(shè)計(jì)的處理器更緊密地協(xié)同工作，從而提高性能。

SK海力士就是高帶寬內(nèi)存芯片的主要供應(yīng)商。這么多年來(lái)，內(nèi)存芯片市場(chǎng)經(jīng)歷了起起伏伏，SK海力士一直是主要市場(chǎng)參與者，但它在歷史上從未被視為行業(yè)先鋒。不過(guò)這一次，它成為了高帶寬內(nèi)存芯片領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。


韓國(guó)內(nèi)存第二大戶

海力士源于韓國(guó)現(xiàn)代集團(tuán)的現(xiàn)代電子?，F(xiàn)代集團(tuán)原本以汽車(chē)、造船和重型機(jī)械為主業(yè)，幾乎沒(méi)有任何電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，#深圳電子平哥#

1982年底，現(xiàn)代集團(tuán)投資4億美元啟動(dòng)半導(dǎo)體項(xiàng)目?，F(xiàn)代電子效仿三星電子，也在韓國(guó)和美國(guó)硅谷設(shè)置了兩個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室擁有100多名工程師，硅谷的實(shí)驗(yàn)室主要由韓裔美國(guó)工程師組成。

1984年，現(xiàn)代電子從硅谷華人#張楷平#陳正宇手中購(gòu)買(mǎi)了16K/64KSRAM的設(shè)計(jì)。由于缺乏經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)落后，現(xiàn)代電子生產(chǎn)的芯片良品率很低，被迫轉(zhuǎn)做存儲(chǔ)器代工。正逢美國(guó)內(nèi)存廠商在日本的進(jìn)攻下節(jié)節(jié)敗退，德州儀器為降低制造成本，與現(xiàn)代電子簽訂代工協(xié)議，由德州儀器提供64K內(nèi)存的技術(shù)，幫助現(xiàn)代電子改善產(chǎn)品良品率。

1986年，現(xiàn)代電子成為韓國(guó)繼三星電子之后的第二家量產(chǎn)64K內(nèi)存的制造商。由于技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)代電子的內(nèi)存市場(chǎng)占有率遠(yuǎn)弱于三星電子和日本企業(yè)。加上內(nèi)存市場(chǎng)不景氣，日本企業(yè)有意打壓價(jià)格，試圖迫使韓國(guó)企業(yè)退出市場(chǎng)，現(xiàn)代電子為此承受了數(shù)億美元的巨額虧損。幸好現(xiàn)代集團(tuán)是韓國(guó)排名前幾位的大型財(cái)閥，可以依靠賺錢(qián)的汽車(chē)部門(mén)來(lái)支持現(xiàn)代電子。而且，美國(guó)對(duì)日本內(nèi)存的反傾銷指控，也讓內(nèi)存價(jià)格回升。到了1991年，追上先進(jìn)工藝制程且實(shí)現(xiàn)良品率提升的現(xiàn)代電子將初始投入的4億美元資本全部收回。此時(shí)正值現(xiàn)代電子進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)十周年。

亞洲金融危機(jī)時(shí)，韓國(guó)財(cái)閥普遍遇到極大的困難，美資乘虛而入，現(xiàn)代集團(tuán)也獲得了85億美元的外資注入。青瓦臺(tái)一看現(xiàn)代集團(tuán)口袋里有了點(diǎn)錢(qián)，便迫使現(xiàn)代電子以21億美元的巨資合并LG半導(dǎo)體。這個(gè)價(jià)格相當(dāng)于LG半導(dǎo)體市值的5倍?，F(xiàn)代集團(tuán)也不是傻子，干脆把現(xiàn)代電子切割出去獨(dú)立發(fā)展，于是就有了海力士。

2001年全球互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂，內(nèi)存價(jià)格狂跌，剛剛問(wèn)世的海力士巨虧25億美元，不僅無(wú)法按期歸還收購(gòu)LG半導(dǎo)體時(shí)欠下的巨額貸款，還需要大量新的資金注入。海力士的資產(chǎn)負(fù)債率高達(dá)驚人的206%。所有人都認(rèn)為，親媽不疼、后媽嫌棄的海力士很快就要完蛋了。

在資金狀況得到改善的同時(shí)，海力士通過(guò)在中國(guó)建生產(chǎn)基地來(lái)降低成本。海力士和無(wú)錫談了個(gè)超級(jí)合算的投資，只花3億美元現(xiàn)金就獲得總投資高達(dá)20億美元的12英寸和8英寸晶圓廠各一座。海力士還借德國(guó)英飛凌（Infineon）和茂矽的爭(zhēng)端，把茂德的產(chǎn)能納入麾下。英飛凌原本是與茂矽合資450億臺(tái)幣經(jīng)營(yíng)茂德。2001年茂德虧損300億臺(tái)幣，茂矽將茂德股票大量質(zhì)押，引發(fā)英飛凌不滿。英飛凌于是從茂德撤資，轉(zhuǎn)而同南亞科合作組建華亞科。此外，海力士還另辟戰(zhàn)場(chǎng)，和意法半導(dǎo)體合作開(kāi)發(fā)生產(chǎn)處于上升趨勢(shì)的NAND閃存并為蘋(píng)果供貨，借以緩解內(nèi)存的虧損壓力。

在吳教授的領(lǐng)導(dǎo)下，海力士降低了債務(wù)負(fù)擔(dān)和經(jīng)營(yíng)成本，提高了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。SK海力士的無(wú)錫12英寸晶圓廠的低成本競(jìng)爭(zhēng)力以及智能手機(jī)市場(chǎng)對(duì)NAND閃存的需求暴增，在接下來(lái)幾年為海力士帶來(lái)數(shù)10億美元的利潤(rùn)，其中僅2005年就獲得了創(chuàng)紀(jì)錄的18億美元利潤(rùn)。2005年7月，比計(jì)劃時(shí)間提前一年半，海力士完成了債務(wù)解困方案。

2006年更創(chuàng)下半導(dǎo)體行業(yè)世界第七位，步入純利潤(rùn)2萬(wàn)億韓元的集團(tuán)等，正在展現(xiàn)意義非凡的增長(zhǎng)勢(shì)力。海力士半導(dǎo)體不僅作為給國(guó)家經(jīng)濟(jì)注入新鮮血液的發(fā)展動(dòng)力，完成其使命，同時(shí)不斷追求與社會(huì)共同發(fā)展的相生經(jīng)營(yíng)。

海力士半導(dǎo)體以超卓的技術(shù)和持續(xù)不斷的研究投資為基礎(chǔ)，每年都在開(kāi)辟已步入納米級(jí)超微細(xì)技術(shù)領(lǐng)域的半導(dǎo)體技術(shù)的嶄新領(lǐng)域。

2012年2月，韓國(guó)第三大財(cái)閥SK集團(tuán)宣布收購(gòu)海力士21.05%的股份從而入主這家內(nèi)存大廠。2012年更名SK hynix。


十年布局 開(kāi)花結(jié)果

十年前，SK海力士就開(kāi)始比其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更為積極地布局高帶寬內(nèi)存芯片。該公司負(fù)責(zé)先進(jìn)存儲(chǔ)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的樸明宰(Park Myeong-jae，音譯)表示，高帶寬內(nèi)存當(dāng)時(shí)還被視為未知領(lǐng)域。

2013年，SK海力士與AMD一起率先向市場(chǎng)推出了高帶寬內(nèi)存芯片，其最新第四代產(chǎn)品將12個(gè)傳統(tǒng)DRAM芯片堆疊在一起，高于上一代產(chǎn)品的8個(gè)，可提供業(yè)界最高水平的數(shù)據(jù)傳輸效率和散熱能力。

恰巧也是在大約10年前，英偉達(dá)和AMD正尋找合作伙伴打造一種新型內(nèi)存芯片，希望以更快的速度，將更大容量的數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸?shù)剿鼈兊腉PU中。這一內(nèi)幕由韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院機(jī)械工程系教授金鐘浩(Kim jung ho，音譯)透露，該大學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室自2010年以來(lái)一直在與SK海力士合作研究高帶寬內(nèi)存。

為了滿足這些要求，SK海力士做出了力度更大的投資?！斑@一投資既體現(xiàn)了對(duì)新技術(shù)的承諾，也有一些運(yùn)氣成分，因?yàn)樗麄兇竽懷鹤⒌漠a(chǎn)品在AI時(shí)代受到了關(guān)注?！苯痃姾票硎尽?SK海力士沒(méi)有透露公司在高帶寬內(nèi)存芯片開(kāi)發(fā)上投入了多少資金，也沒(méi)有公布這類芯片的銷售額數(shù)據(jù)，但它表示，高帶寬內(nèi)存這一類芯片目前占DRAM芯片總銷售額的20%以上。而在去年，這一占比還只是個(gè)位數(shù)。

如今，隨著依賴這種高帶寬內(nèi)存的AI應(yīng)用興起，SK海力士已經(jīng)成為硬件領(lǐng)域的早期贏家之一。 SK海力士表示，其新一代高帶寬內(nèi)存芯片每秒可以處理230部全高清電影。

由于智能手機(jī)和電腦銷量下滑，整個(gè)內(nèi)存芯片市場(chǎng)陷入嚴(yán)重低迷。但是，SK海力士的股價(jià)自今年年初以來(lái)上漲了近60%，幾乎是本國(guó)對(duì)手三星電子漲幅的三倍，也高于美光科技和英特爾大約30%的漲幅。英偉達(dá)的股價(jià)在2023年上漲了兩倍多。

SK海力士的樸明宰表示，內(nèi)存芯片不再僅僅是輔助性計(jì)算硬件?！皬谋举|(zhì)上講，高帶寬內(nèi)存等內(nèi)存技術(shù)的發(fā)展正在為AI系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展鋪平道路?！彼诮邮懿稍L時(shí)表示。

三家存儲(chǔ)巨頭爭(zhēng)相追趕

在AMD和英偉達(dá)這兩家GPU廠商爭(zhēng)鋒相對(duì)之際，三家領(lǐng)先的內(nèi)存廠商也沒(méi)閑著，開(kāi)始了在HBM市場(chǎng)的你追我趕的歷程。

2013年，SK海力士宣布成功研發(fā)HBM1，定義了這一顯存標(biāo)準(zhǔn)，但它和AMD一樣，好不容易得來(lái)的優(yōu)勢(shì)卻沒(méi)保持得太久.

2016年1月，三星宣布開(kāi)始量產(chǎn)4GB HBM2 DRAM，并在同一年內(nèi)生產(chǎn)8GB HBM2 DRAM，后來(lái)者居上，完成了對(duì)本國(guó)同行的趕超，與HBM1相比，顯存帶寬實(shí)現(xiàn)了翻倍。

2017年下半年，SK海力士的HBM2姍姍來(lái)遲，終于宣布量產(chǎn)；2018年1月，三星宣布開(kāi)始量產(chǎn)第二代8GB HBM2“Aquabolt”。

2018年末，JEDEC推出HBM2E規(guī)范，以支持增加的帶寬和容量。當(dāng)傳輸速率上升到每管腳3.6Gbps時(shí)，HBM2E可以實(shí)現(xiàn)每堆棧461GB/s的內(nèi)存帶寬。此外，HBM2E支持最多12個(gè)DRAM的堆棧，內(nèi)存容量高達(dá)每堆棧24GB。與HBM2相比，HBM2E具有技術(shù)更先進(jìn)、應(yīng)用范圍更廣泛、速度更快、容量更大等特點(diǎn)。

2019年8月，SK海力士宣布成功研發(fā)出新一代“HBM2E”；2020年2月，三星也正式宣布推出其16GB HBM2E產(chǎn)品“Flashbolt”，于2020年上半年開(kāi)始量產(chǎn)。

2022年1月，JEDEC組織正式發(fā)布了新一代高帶寬內(nèi)存HBM3的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，繼續(xù)在存儲(chǔ)密度、帶寬、通道、可靠性、能效等各個(gè)層面進(jìn)行擴(kuò)充升級(jí)，其傳輸數(shù)據(jù)率在HBM2基礎(chǔ)上再次翻番，每個(gè)引腳的傳輸率為6.4Gbps，配合1024-bit位寬，單顆最高帶寬可達(dá)819GB/s。

而SK海力士早在2021年10月就發(fā)布了全球首款HBM3，并于2022年6月正式量產(chǎn)，供貨英偉達(dá)，擊敗了三星，再度于HBM上拿到了技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

三星自然也不甘示弱，在它發(fā)布的路線圖中，2022年HBM3技術(shù)已經(jīng)量產(chǎn)，2023年下半年開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)，預(yù)計(jì)2024年實(shí)現(xiàn)接口速度高達(dá)7.2Gbps的下一代HBM技術(shù)——HBM3p，將數(shù)據(jù)傳輸率進(jìn)一步提升10%，從而將堆疊的總帶寬提升到5TB/s以上。

講到這里，大家不免會(huì)心生疑問(wèn)，都說(shuō)了是三家分內(nèi)存，這三星和海力士加一塊就兩家啊，還都是韓國(guó)的，另外一家跑哪去了呢？

身在美國(guó)的美光當(dāng)然沒(méi)有忽視顯存市場(chǎng)，作為爾必達(dá)的收購(gòu)者，它對(duì)于3D堆疊的TSV技術(shù)怎么也不會(huì)陌生，甚至在HBM發(fā)布之前，還有不少TSV技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)。

但是美光卻沒(méi)跟著AMD或英偉達(dá)去鼓搗HBM技術(shù)，而是回頭選擇了英特爾，搞出了HMC（混合內(nèi)存）技術(shù)，雖然也使用了TSV，但它有自己的控制器芯片，并且完全封裝在PCB基板之上，和HBM截然不同，也完全不兼容。

2011年9月，美光正式宣布了第一代HMC，并在2013年9月量產(chǎn)了第二代HMC，但響應(yīng)者卻寥寥無(wú)幾，第一個(gè)采用 HMC 內(nèi)存的處理器是富士通的SPARC64 XIfx，其搭載于2015 年推出的富士通PRIMEHPC FX100 超算，而后就鮮見(jiàn)于各類產(chǎn)品中。

隨著2018年8月，美光宣布正式放棄HMC后，才匆匆忙忙轉(zhuǎn)向GDDR6和HBM產(chǎn)品的研發(fā)，幸好3D堆疊技術(shù)的底子還在那里，不至于說(shuō)完全落后于兩個(gè)韓廠。2020年，美光正式表示將開(kāi)始提供HBM2產(chǎn)品，用于高性能顯卡，服務(wù)器處理器等產(chǎn)品，其在財(cái)報(bào)中預(yù)計(jì)，將在2024年第一季度量產(chǎn)HBM3產(chǎn)品，最終趕上目前領(lǐng)先的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

AI大潮仍然席卷全球，而英偉達(dá)H100和A100顯卡依舊火熱，HBM作為內(nèi)存市場(chǎng)的新蛋糕，卻是最鮮美的一塊。芯片行業(yè)咨詢公司 SemiAnalysis 表示，HBM 的價(jià)格大約是標(biāo)準(zhǔn) DRAM 芯片的五倍，為制造商帶來(lái)了更大的總利潤(rùn)。目前，HBM 占全球內(nèi)存收入的比例不到 5%，但 SemiAnalysis 項(xiàng)目預(yù)計(jì)到 2026 年將占到總收入的 20% 以上。