据德国《商报》网站近日报道，黄仁勋在最近享受了电影明星般的待遇。这位英伟达公司老板像往常一样穿着黑色皮夹克，所到之处都有路人向他欢呼并自拍留念。有媒体称其为“仁勋狂(Jensenity)”。这是一个文字游戏，出自这位亿万富翁的名字“Jensen”和英文单词“疯狂(insanity)”。

　　就像泰勒·斯威夫特(霉霉)的粉丝们热衷讨论她的音乐一样，许多人也在讨论全球最有价值的芯片制造商——英伟达的图形处理器(GPU)的细节。最热门的问题之一就是所谓的“高带宽存储器”(HBM，即High-Bandwidth Memory)。

　　性能强大

　　目前，英伟达完全从韩国SK海力士公司采购这种性能超强的存储芯片。黄仁勋在被问到：“(韩国)三星什么时候也能成为供应商？”这位英伟达老板的回答很圆滑。

　　就在几天前，他短短的一句评论就让这家SK海力士的国内竞争对手股价飙升。黄仁勋当时说：“HBM对英伟达极其重要，我们目前正在迅速扩张。三家供应商都很优秀。SK海力士自不必说，还有美光和三星。”

　　但专家们知道，三星及其美国竞争对手美光尚难以跟上步伐。SK海力士是全球第六大半导体厂商，也是目前唯一的高性能存储芯片制造商。只有它能满足英伟达的技术要求。

　　SK海力士的股价因此在过去一年增加了几乎两倍。它目前市值超过1080亿美元。投资银行杰富瑞集团的芯片专家布莱恩·柯蒂斯说：“没有HBM，GPU根本就卖不出去。”他也看出了问题：“HBM一整年都将供不应求。”

　　HBM芯片到底是什么？为什么它对人工智能如此重要？这些问题引起了股东们的思考，也揭示了芯片行业的国际依赖性——SK海力士在其中扮演着关键角色。

　　商业模式

　　英伟达首席执行官黄仁勋掌管着目前最重要的人工智能公司。要训练和运行开放人工智能研究中心(OpenAI)的GPT-4或谷歌的“双子座”等人工智能模型，英伟达的GPU不可或缺。

　　英伟达的市值超过3万亿美元，是全球最有价值、最强大的公司之一。今年一季度，它的营业额飙升262%，利润甚至上涨了628%。美国投资银行高盛公司数月前曾称英伟达是“地球上最重要的一只股票”。

　　英伟达的成功让一种多年来鲜有人问津的半导体类型——存储芯片——成为焦点。它曾经被视作大宗商品，是个人电脑和手机中更换便捷的部件。因此直到不久前，其相关业务还是纯粹走量。

　　这也意味着，在经济形势好的时候，制造商们能捞取大量利润，而在差的时候，它们则在严重亏损中挣扎。在漫长而痛苦的淘汰过后，全球只剩下三家大型制造商：韩国的三星和SK海力士，以及美国的美光。

　　但英伟达的GPU正在改变整个行业的商业模式。市场对GPU的需求似乎无法满足：它是人工智能的引擎，但必须由强大的存储芯片提供支持。因为神经网络需要处理大量数据，必须尽可能快速、高效地提供。为了做到这一点，数据要尽可能靠近芯片——这正是HBM能做到的事。

　　节省空间

　　高德纳咨询公司分析师什里什·潘特解释说，只有存储芯片提供了足够的数据，GPU不断增强的算力才能发挥作用。他用一个简单的比喻作了说明：“这就好比一辆时速可达200公里的跑车，如果轮胎的设计时速只有50公里，那么再强劲的发动机也没用。”

　　目前，分析师们在说起英伟达时总会谈及HBM。因为供应瓶颈正在拖累英伟达这个股市明星。以SK海力士为首的存储芯片厂商成了关键供应商。潘特说：“HBM不容易买到现货。”他称，制造商和客户必须密切合作。

　　黄仁勋最近明确表示，希望能尽快找到SK海力士的替代品。但他也称这并不现实：“我们必须有耐心。”为什么供应如此紧张，为什么一家供应商不容易成为另一家的补充？

　　这需要回顾过去。2008年，英伟达的竞争对手超威半导体公司(AMD)着手开发HBM。GPU所需的存储芯片会消耗大量能源，这在那时就已显现出来。专家们将这种芯片称为动态随机存取存储器(DRAM)。这会产生高昂的运营成本，还给芯片设计人员出了难题：必须绞尽脑汁冷却这个“耗电大户”。超威的管理层当时还在担心其他问题：将DRAM排列在一起需要更大的电路板。这既昂贵又不现实。

　　存储芯片有两种类型：一种是闪存芯片，即使设备断电也不影响其中存储的数据；另一种就是DRAM，它纯粹是工作存储器。HBM芯片属于DRAM，是全世界最畅销的一种存储芯片。

　　多年来，超威一直委托SK海力士生产HBM芯片。2015年，这家韩国公司开启批量生产。同年，超威首次将HBM与GPU并排使用。次年，英伟达跟进，推出了第二代产品HBM2。

　　HBM的特别之处在于，多个DRAM芯片可垂直堆叠。这样就能在节省空间的同时安装尽可能多的存储器。数据通过极细的数据传输线路来回传输。因此，GPU可以比使用传统DRAM芯片时调用更多的数据。

　　若干个这样的堆栈通过所谓的硅中介层直接与GPU相连，且比以往更紧密——以前数据是通过电路板绕行的。这使得GPU能够更快地调用信息。

　　三星电子副总裁崔璋石在解释它的优势时说：“与传统双倍速率DRAM相比，HBM的性能提高了320多倍，能效提高了70%。此外，它的小封装可与CPU和GPU紧密集成。”CPU(中央处理器)是所有计算机的计算大脑。

　　产能不足

　　预计存储芯片不久将变得更加出色。HBM起初由4层DRAM芯片组成。制造商目前推出了第三代产品HBM3，它通常使用12层DRAM芯片。

　　SK海力士是遥遥领先于第二名三星的全球最重要HBM制造商。法国约尔情报公司的分析师称：“自2013年以来，SK海力士一直是HBM开发和市场化的先驱，目前以约55%的销售份额领跑市场。”三星的份额为41%；美光2020年才涉足该业务，目前正努力追赶韩国企业。

　　生产HBM的流程很复杂。就像建造高楼比建造独栋房屋更难一样，生产HBM也比生产普通DRAM要难。单个芯片必须通过复杂的工艺耦合。为了连接各个组件，还需要一种控制芯片。

　　从目前英伟达对三星的认证程序就能看出HBM有多复杂。三星公司在全球半导体市场排名第二，它的HBM3芯片至今仍未获英伟达的批准。但崔璋石不以为意，认为这只是暂时的。他最近说表示，“我们正积极与英伟达合作，在认证HBM3方面取得了良好进展”，但这是一个“庞杂的过程”。

　　摩根士丹利驻亚洲的半导体行业分析师肖恩·金预计，即使三星满足了英伟达的质量标准，HBM今年也会明显短缺。

　　根据约尔情报公司的预测，尽管制造商今年的HBM产量将是2023年的两倍，但(短缺)情况依旧。相关企业的销售额将达到约140亿美元。这一数字是人工智能热潮开始前2022年全年的五倍。

　　但这仍无法满足需求。芯片行业没有料到市场对HBM的需求增长会如此迅猛。德国芯片设备制造商苏斯微技术公司的罗伯特·万宁格说：“它来得如此猛烈，出乎我们和半导体行业大部分人的意料。”

　　高德纳的潘特表示，提高产量并不容易，因为生产的要求很高。例如，在性能相同的情况下，HBM需要远大于普通DRAM芯片的晶圆面积。

　　这还不是全部。HBM的生产非常复杂，需要高精度的工具。潘特说：“产量仍然相对较低。”由于近年来存储芯片业务不景气，制造商对新工厂的投资也比往常少，(这导致)产能不足。

　　商机巨大

　　但现在技术在加速发展。鉴于人工智能的繁荣，制造商现在对HBM业务的投资比以往大幅增加。对于接下来的几代产品，企业希望堆叠16个甚至20个DRAM芯片。为此，芯片必须连接得更加紧密，否则元件高度就会超标。

　　苏斯微技术公司正在开发生产未来几代HBM所需的设备。一项很有前景的技术是所谓的混合键合(Hybrid Bonding)：这是指在一个部件中生产、连接和封装多个不同组件。该公司高管斯特凡·卢特尔解释说，这有几个好处：“通过混合键合可增加单位面积的触点，直接堆叠芯片，无需中间层。”他称，这增加了单位面积的数据吞吐量，可以更好地散热，最终芯片可以堆叠得更多。

　　如果英伟达继续制造更强大的GPU，这一点会非常重要。因此，万宁格认为芯片行业将加快HBM创新的步伐。他预计：“随着人工智能的发展，市场对算力的需求在未来几年将呈指数级增长。”他表示，这将为芯片制造商带来巨大的商机。

　　无论如何，制造商自己预计黄金时代将会到来。SK海力士已宣布将投资近150亿美元在韩国建设新工厂，以满足快速增长的HBM需求。与此同时，SK海力士还耗资40亿美元在美国建设一家所谓的后端工厂，以供芯片封装和测试。这是美国第一家此类工厂。

　　但距离投产还需要几年时间。因此，英伟达老板黄仁勋还要依赖SK海力士一段时间。摩根士丹利分析师肖恩·金说：“三星能否获得英伟达的认证具有决定性意义。”

　　黄仁勋最近圆滑地表示：“我们正在认真负责地认证(三星的产品)炒股合法杠杆平台，并将尽快把它们整合到我们的生产流程中。”简单来说，这意味着HBM的供应在可预见的未来仍将十分紧张。