Компания Samsung Electronics начала сотрудничество со своим конкурентом в сфере контрактного производства полупроводников — TSMC — для создания специализированной памяти с высокой пропускной способностью (HBM) для Nvidia. Об этом пишет издание Seoul Economic Daily.
Почему Samsung привлекает TSMC
По данным газеты, решение обусловлено тем, что при разработке чипов для искусственного интеллекта возникли «узкие места», связанные как с производительностью, так и с объемами поставок памяти. Поскольку скорость передачи данных в HBM не поспевает за быстродействием графических процессоров (GPU), было решено повысить производительность HBM за счет использования передовых технологических процессов TSMC, а также задействовать производственные мощности TSMC для увеличения объемов выпуска продукции.
Как ранее сообщили изданию отраслевые источники, Nvidia совместно с Samsung Electronics и TSMC разрабатывает базовый кристалл (base die) — ключевой компонент собственной версии HBM, получившей название NVHBM. Этот компонент содержит логические схемы, определяющие скорость передачи данных; от его архитектуры напрямую зависит конкурентоспособность конечного продукта.
Совместное техническое решение
Особенностью базового кристалла для NVHBM является интеграция контроллера памяти, который ранее размещался на самом графическом процессоре (GPU). Перенос вспомогательных функций с GPU на базовый кристалл NVHBM позволил Nvidia освободить место на графическом процессоре для дополнительных вычислительных блоков, что привело к росту производительности. Чтобы разместить контроллер на базовом кристалле, схему, отвечающую за обмен электрическими сигналами с внешними компонентами, удалось уменьшить на 60% по сравнению со стандартными модулями HBM. В результате NVHBM обеспечивает увеличение пропускной способности памяти до 30% и снижение энергопотребления на 15% по сравнению со стандартной памятью HBM4E (седьмого поколения).
Использование 3-нанометрового техпроцесса TSMC для создания базового кристалла NVHBM продиктовано именно выбранным подходом к проектированию. Размещение функций, перенесенных с GPU, на базовом кристалле требует применения сверхточного 3-нанометрового техпроцесса, позволяющего интегрировать большее количество схем на ограниченной площади. Кроме того, для поддержания низких производственных затрат необходим высокий выход годных кристаллов (доля исправных чипов на одной кремниевой пластине). По оценкам отраслевых экспертов, этот показатель при использовании 3-нанометрового техпроцесса TSMC превышает 90%, тогда как для аналогичного 2-нанометрового техпроцесса SF2 от Samsung Foundry - около 60%. Для Nvidia сосредоточение производства базовых кристаллов (base dies) на мощностях TSMC — наиболее надежный вариант.
Еще одна причина – дефицит памяти на рынке
Более важным фактором, чем технические условия, является то, что предложение памяти HBM не успевает за спросом. По прогнозам инвестбанка UBS, в следующем году спрос на HBM составит около 61,5 млрд гигабит, что на 91% больше показателя текущего года. При этом объем поставок от производителей памяти, как ожидается, достигнет лишь 54,6 млрд гигабит, что приведет к дефициту предложения примерно в 10% относительно спроса.
Чтобы удовлетворить растущий спрос, компания Samsung Electronics должна увеличить выпуск как основных кристаллов памяти (core dies), так и базовых кристаллов (base dies) — двух ключевых компонентов HBM. Однако производственные мощности компании для выпуска базовых кристаллов ограничены. В рамках текущей производственной структуры, ориентированной на существующий спрос на HBM, сложно обеспечить выпуск специализированных версий, таких как NVHBM.
TSMC расширяет производственные мощности
TSMC обладает достаточными мощностями, чтобы компенсировать дефицит базовых кристаллов, который не может покрыть Samsung Electronics. На презентации финансовых результатов за третий квартал представители TSMC сообщили о планах по запуску двух новых 3-нанометровых производственных линий на предприятии Fab 18 в Тайнане (Тайвань): начало массового производства на них намечено на первую половину следующего года и первую половину 2028 года соответственно. Кроме того, компания планирует развернуть 3-нанометровые линии на своем втором заводе в Аризоне (США) и втором заводе в Кумамото (Япония) — запуск массового производства там ожидается в третьем квартале следующего года и в 2028 году соответственно.
Дальнейшие планы Samsung
Впрочем, все это не означает, что производство базовых кристаллов будет навсегда закреплено за TSMC. Хотя для их производства для памяти NVHBM по запросу Nvidia в настоящее время используются мощности TSMC, компания Samsung Electronics также готовится к выпуску этого компонента на собственных производственных линиях, ожидая дальнейшего роста спроса.
На 3-нанометровых линиях TSMC также производятся чипы для высокопроизводительных вычислений и смартфонов, поэтому объемы, выделяемые под конкретные задачи, могут быть ограничены, отметил представитель отрасли, слова которого приводит издание. В связи с этим Samsung Foundry проводит проверку возможности производства базовых кристаллов для NVHBM с использованием собственного 2-нанометрового техпроцесса.
