集微网报道 （文/陈兴华）众所周知，二供由ChatGPT驱动的热战AI热潮正在全球风起云涌，包括将GPU等AI大算力芯片推向高峰，二供以及极大带动了市场对新一代内存芯片HBM和CoWoS封装的热战需求。在这一重大风口及机遇下，二供英伟达、热战SK海力士和台积电等业界先驱凭借独有优势和长期积累，二供各自占据了相关高性能GPU、热战HBM和CoWoS封装高地，二供乃至塑成独领风骚式的热战行业垄断。,二供在急速增长的AI产业中，得先机和高地者得天下，热战而市场企业的二供慕强争抢也客观造就了这些领域的垄断及高溢价。但常见的热战商业法则和行业格局并非一枝独秀，当市场规律呼唤制衡理性和生态愈发走向成熟，二供相对较为能打的高性能GPU、HBM和CoWoS封装“二供”成为趋势使然。于是，AMD、英特尔，三星、美光，日月光等正在这条路上钻研进发、伺机图强。,,高端GPU：AMD、英特尔马不停蹄,凭借在生成式AI领域“一芯难求”的A100芯片，英伟达已经赚得盆满钵满，市值更是一度飙到突破1.2万亿美元，成为生成式AI领域最大的赢家。迄今为止，英伟达推出了面向高性能计算和AI训练的Volta、Ampere、Hopper等架构，并以此为基础推出了V100、A100、H100等高端GPU，面向向量的双精度浮点算力从7.8 TFLOPS一路来到30 TFLOPS。,业内分析认为，产品能力的引领性、均衡性和生态的完备性，促使英伟达在人工智能计算领域具备垄断性优势。据花旗研究分析师Christopher Danely日前在一份报告中表示：英伟达将占据AI芯片市场至少90%的份额，而AMD则位居第二。Danely认为，英伟达芯片拥有更快速度、更好的兼容性以及完善的生态系统，因此预计在AI芯片市场将大幅领先AMD。,但作为英伟达的老对手，AMD并不甘示弱。今年6月，AMD推出直接对标英伟达旗舰AI芯片H100的MI 300X等产品，以满足大模型训练的发展需求。从部分产品关键性能来看，AMD MI 300X已在业界力拔头筹，包括支持达192GB的HBM3内存（是英伟达H100的2.4倍），HBM内存带宽达5.2TB/s（是英伟达H100的1.6倍），Infinity Fabric总线带宽为896GB/s，晶体管数量达到1530亿个，远高于英伟达H100的800亿个。,,诚然，在AI芯片行业确保“二供”地位以及挑战英伟达并非易事，AMD在量产推进、获取重要大客户，以及数据库、硬件加速和软件生态建设等方面均面临重要挑战。例如Cambrian-AI Research LLC创始人兼首席分析师Karl Freund曾发文称，虽然MI300X芯片提供了192GB内存，但英伟达在这一点上将很快迎头赶上，甚至在相同的时间框架内可能实现反超。所以这并不是一个很大的优势，而且MI300X的性价比不会很高。,但无论如何，AMD MI 300X凭借多项性能优势以及系列建构升级，势必将成为AI市场的有力竞争者。正如美国投行TD Cowen在一份报告中指出，“随着市场寻找领军者英伟达的替代品，AMD成为日益明显的选择。”仅凭这一点，就足以让科技巨头对其保持高度兴趣。美国科技类评论家Billy Duberstein也指出，鉴于目前英伟达H100的服务器价格高昂，数据中心运营商希望看到有一个第三方竞争对手，这有助于降低AI芯片的价格。,无独有偶，英特尔在AI芯片赛道也不遑多让。7月，英特尔在北京发布面向中国市场的AI处理器Gaudi 2，这款产品专为训练大语言模型而设计。在发布会上，英特尔毫不避讳将Gaudi 2与英伟达同类产品进行正面较量。据介绍，Gaudi 2运行ResNet-50的每瓦性能约是英伟达A100的2倍，性价比相较于AWS云中基于英伟达的解决方案高出40%等，性能仅落后于目前英伟达最高端的H100芯片。这也使英特尔成为AI芯片的有力替代选项。,这三家从PC时代就开始竞争的芯片巨头，如今又在AI时代上演新一轮对决。同时市场上的每个玩家都希望能够打破"AI芯片=英伟达"的市场格局，从这个万亿级市场中分一杯羹。比如为了让芯片层更加贴合框架模型，谷歌、亚马逊、微软和Meta等科技巨头步步紧逼加快推进自研AI芯片。而面对“上下夹击”，AMD、英特尔的“二供”之路注定需要马不停蹄。,HBM研发：三星、美光乘势加码,AI热潮除了将GPU等AI大算力芯片推向高峰之外，也极大带动了市场对新一代内存芯片HBM的需求。这是因为HBM具备高速、高带宽特性，使得其成为支撑AI服务器算力的必备选择。当前，为在新一轮AI大战中抢占先机，全球各大AI巨头包括英伟达、AMD、微软和亚马逊等均已开始加大HBM采购，并将SK海力士的HBM3E作为其采购的重点。其中，英伟达高端GPU的HBM芯片更是由SK海力士独家供应。,HBM产品由SK海力士首次推出，因而获得了发展先机。此后，SK海力士不断推进技术，2022年成功为英伟达提供HBM3芯片巩固了其市场领先地位，并计划于明年量产第五代产品HBM3E。与HBM3相比，HBM3E传输速度从6.4GT/s提升至8.0GT/s，从而将显存的带宽提升至1TB/s。SK海力士将采用最新的10纳米级（1b）技术对其进行量产。,对于在HBM行业的核心优势，SK海力士的一位高管曾强调，“最关键的作用是制造工厂（FAB）和封装部门之间的紧密沟通，SK海力士已经能够开发出与竞争对手不同的产品封装，并以长期独家的方式从合作伙伴那里获得关键材料。”他进一步称，SK海力士首先开发了大规模回流模制底部填充（MR-MUF）封装技术，并用于当前第四代产品（HBM3）等的生产。此外，MR-MUF还将保持SK海力士计划于明年发布的HBM3E市场竞争力。,,市场研究公司TrendForce的调研显示，2022年三大原厂HBM市占率分别为SK海力士50%、三星约40%、美光约10%。但在今年将有更多客户导入HBM3的预期下，SK海力士作为目前唯一量产新世代HBM3产品的供应商，其整体HBM市占率可望藉此提升至53%，而三星、美光则预计陆续在今年底至明年初量产，HBM市占率分别为38%及9%。,为了扭转不利局面以及打入英伟达AI芯片供应链，三星近年来不断扩大对HBM的研发和布局。今年7月，据报道三星计划投资1万亿韩元来扩大HBM的产能，目标是在2024年底将HBM产能翻一番，以及在今年底前开始大规模生产HBM3芯片。花旗集团分析师Peter Lee在一份报告中透露，三星电子将从第四季度开始向英伟达供应HBM3。而一旦成功进入英伟达的人工智能供应链，预计到2024年三星将供应至多30%的英伟达HBM3。,业内分析称，相比SK海力士，三星电子的优势是可以利用自有生产线，同时为企业生产GPU和HBM产品。此外，其日前还发布了HBM-PIM等存算一体技术，可以大幅提升AI运算效率和能效，但据传商业化进度不理想以及性价比不高。总体来看，在通过英伟达的最终芯片质量测试成为“二供”后，三星将成为更多大客户的HBM3存储芯片关键供应商。,此外，作为不容忽视的HBM竞争参与者，美光宣称其最新推出的8层24GB HBM3 Gen2内存芯片是HBM3的下一代产品，采用1β工艺节点，总带宽超过1.2TB/s，引脚速度超过9.2Gb/s，比HBM3提高50%；每瓦性能是HBM3的2.5倍左右，能效大幅提升。显然，美光正在加大研发和投资力度，试图在HBM的市场份额和大客户获取上实现更大突破。,目前，由于存储市场仍处于寒冬的背景下，几大存储厂商在过去一段时间都进行了减产动作，而HBM的需求突然飙升一定程度被其视为“救命稻草”。虽然HBM占整体DRAM市场的份额不大，但发展前景广阔。对此，面对SK海力士的引领地位和持续发力，三星和美光也在快马加鞭争取进一步乘势加码突破，从而为英伟达等厂商提供更具竞争力的多元选择。,CoWoS产能：三星、日月光等替补短板,随着以ChatGPT为代表的AIGC引发AI计算中心需求井喷，英伟达高性能GPU显然炙手可热的硬通货。目前，其A100、H100等AI GPU都是使用台积电的晶圆及其2.5D封装的前端工艺，但台积电的产能无力承担所有2.5D封装工作量。日前也有报道指出，亚马逊AWS、博通、思科和赛灵思等公司都提高了对台积电CoWoS封装需求。于是，台积电一边将CoWoS急单涨价，一边启动了CoWoS较大幅度的产能扩张计划。,CoWoS是台积电已开发十余年的2.5D先进封装技术，至今已演进至第六代，其通过硅中介层互联，可以实现封装体积小、功耗低、引脚少的效果。而根据不同的中介层主要分为CoWoS-S（硅中介层）、CoWoS-R（RDL中介层）、CoWoS-L（LSI+RDL中介层）三种。“其核心关键技术包括中介层、RDL、TSV、μBump等，需要前后道工艺结合，挑战在于散热、芯片间的信号串扰和延迟、设计布局以及可靠性等问题。”集微咨询分析师指出。,考虑到带宽与数据传输速率息息相关以及硅中介层的带宽远高于其它技术方案，CoWoS此前成为英伟达高端GPU的唯一选择。不过由于其供应不足，英伟达日前在二季度财报电话会议上透露，CoWoS产能已经有其他供应商参与认证。虽然没有具体说明哪一家厂商，但据消息人士指出，英伟达正与二级供应商、替代供应商就产量与价格进行谈判，潜在供应商包括三星的先进封装团队（AVP）、安靠（Amkor）、日月光旗下矽品。,,三星I-Cube/H-Cube,其中，三星AVP团队向英伟达提出，可以为整个项目投入大量工程师，包括可接收英伟达从台积电采购的AI GPU晶圆，再从三星的存储芯片业务部门采购HBM3，最后用其I-Cube 2.5D封装技术来完成这项产品。此外，三星AVP团队还愿意为英伟达设计中间晶圆。韩媒称，若这笔交易成功实现，三星有望获得英伟达大约10%的AI GPU封装量，但前提是三星必须满足英伟达的要求，并通过其HBM3及2.5D封装的质量测试。,“虽然三星在2.5D先进封装方面已经布局多年，但前道代工业务较弱在一定程度上影响了其先进封装业务的进展，因而至今客户仍然很少”。业内人士曾对集微网指出，但随着台积电CoWoS短期内难以满足客户需求，三星有希望能接到部分订单，毕竟三星的优势在于是唯一一家拥有从内存，处理器芯片设计、制造到先进封装业务组合的公司。,此外，据称安靠也在提高先进封装生产能力，预计明年上半年2.5D封装月生产量将达5000片晶圆。同时，安靠正在接受至少5家顶级客户的先进封装验证，到2024年英伟达预计将占安靠2.5D封装产量的70-80%。而日月光此前强调，公司已跟晶圆厂合作中介层相关技术，具备CoWoS整套制程的完整解决方案，其中FOCoS-Bridge支持高度可扩展性，无缝集成到复杂的芯片架构中，同时提供高密度D2D连接、高I/O数量和高速信号传输。,值得一提，台积电CoWoS产能紧张的一个重要原因，就是中介层的生产以及相关设备的供应紧张。因此，此前传出英伟达推动台积电向委外封测代工（OSAT）合作伙伴发送硅中介层载板产能需求。对此，天风证券指出，台积电启动CoWoS大扩产计划，使部分订单外溢，封测大厂有望从中获益，其中日月光、安靠、长电科技、通富微电、华天科技等封测大厂早已具备先进封装技术，且因具备技术升级及价格优势，可望成为大厂另一个选择方案。,结语,从目前发展趋势来看，AI能量之大，不仅体现为推动了AI大模型、数据中心和高性能HPC等数字基础设施建设蓬勃发展，同时也进一步刺激了相关半导体需求持续且结构性快速增长。受益于此，英伟达、SK海力士和台积电各自在GPU、HBM以及CoWoS领域焕发出新的生机。但当它们形成一家独大式的行业垄断，反而一定程度有碍创新和产业发展，正如台积电CoWoS可谓卡住了英伟达乃至部分AI行业发展的脖子。,因此，面对头部企业的引领和整合压制，高端GPU、HBM以及CoWoS领域的发展需要更强有力的“二供”存在，以及允许颠覆性创新拥有发展空间。这不仅有利于AMD、英特尔、三星等提升自身创新竞争力，也有助于推动相关行业发展更富有活力以及生态更加完善。但在科技行业，争抢或确保“二供”地位历来也是一个苦活累活，因此如何制定行稳致远的发展战略、技术路线和建设规模等也是至关重要的课题。

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