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內(nèi)存芯片制造商一直以來都面臨著供過于求和供不應(yīng)求的局面。這些制造商會提前數(shù)年制定預(yù)期需求計劃，但不可避免地，他們有時也會判斷失誤。然而，如今行業(yè)內(nèi)的情況遠(yuǎn)非以往這種劇烈波動所能比擬。

市場研究公司IDC表示，人工智能的蓬勃發(fā)展給供應(yīng)帶來了巨大壓力，內(nèi)存芯片短缺已成為“前所未有的危機(jī)”。而且，人工智能的部署速度還在不斷加快；大型科技公司預(yù)計到2026年將投入高達(dá)6500億美元，比去年的紀(jì)錄增長約80%。因此，即使芯片制造商提高產(chǎn)量，緩解芯片短缺的局面也至少需要一年以上的時間，甚至更久。

包括蘋果公司、Alphabet公司和特斯拉公司在內(nèi)的多家科技公司領(lǐng)導(dǎo)人已經(jīng)開始談?wù)搩?nèi)存短缺對盈利能力乃至人工智能發(fā)展時間表的影響。谷歌DeepMind的德米斯·哈薩比斯稱之為行業(yè)的“瓶頸”。在1月底的特斯拉財報電話會議上，首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克甚至提出了自行生產(chǎn)內(nèi)存芯片的想法。但生產(chǎn)人工智能應(yīng)用尤其需要的芯片，其技術(shù)目前只有三家公司掌握。

為什么存儲芯片如此重要？

內(nèi)存芯片對現(xiàn)代計算至關(guān)重要。它們本身并不執(zhí)行計算，而是存儲數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎–PU）——設(shè)備的“大腦”。這些芯片嵌入在智能手機(jī)、游戲機(jī)、汽車和家用電子產(chǎn)品中，并且越來越多地應(yīng)用于人工智能數(shù)據(jù)中心。

如果沒有它們，數(shù)字系統(tǒng)將陷入癱瘓。應(yīng)用程序和計算機(jī)程序加載速度會很慢，視頻會無限緩沖，Siri 或 Alexa 也不會有活潑的回應(yīng)。

幾十年來，計算機(jī)主要依賴兩種類型的存儲器。第一種是NAND（非與閃存的縮寫），這是一種閃存，即使設(shè)備斷電也能保留數(shù)據(jù)。它常用于固態(tài)硬盤（SSD）和U盤等產(chǎn)品的長期存儲。

第二種是DRAM（動態(tài)隨機(jī)存取存儲器），它是計算機(jī)中最常見的運行內(nèi)存。它臨時存儲CPU正在使用的數(shù)據(jù)。在個人電腦中，DRAM通常位于連接到主板的可移動模塊上。

把內(nèi)存芯片想象成購物中心的停車場。購物中心就像中央處理器，所有活動都在那里進(jìn)行；而汽車就像數(shù)據(jù)包——它們必須停放在某個地方，直到需要時才被使用。

人工智能的興起推動了一種新的DRAM芯片封裝方式，稱為高帶寬內(nèi)存（HBM）。它涉及將多個內(nèi)存芯片（存儲數(shù)據(jù)的單個硅片）垂直堆疊，并將它們放置在靠近處理器的位置，與傳統(tǒng)內(nèi)存相比，可顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速度。

HBM就像一個升級版的多層停車場。它有很多坡道，所以很多車可以同時進(jìn)出——而且速度更快。

數(shù)千個貫穿堆疊結(jié)構(gòu)的微小孔（硅通孔）允許數(shù)據(jù)在層之間直接、同時傳輸，因此速度更快。

用DDR5芯片傳輸1TB的數(shù)據(jù)可能需要10秒以上?！环N廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)DRAM。使用單個HBM3，速度大約是普通DRAM的10倍。

這種速度對于人工智能系統(tǒng)至關(guān)重要，因為它們必須無瓶頸地傳輸海量數(shù)據(jù)。通過縮短傳輸時間，HBM 可以幫助模型更快地加載和處理數(shù)據(jù)，使其成為人工智能供應(yīng)鏈中最受歡迎的組件之一。

是什么引發(fā)了內(nèi)存芯片價格的緊縮？

隨著人工智能模型規(guī)模越來越大、復(fù)雜度越來越高，服務(wù)器在設(shè)計時需要比以往配備更多的HBM內(nèi)存。同時，它們也需要越來越多的傳統(tǒng)DRAM和NAND閃存來處理訓(xùn)練數(shù)據(jù)并支持云工作負(fù)載。

自 2023 年以來，亞馬遜公司、Alphabet 公司、微軟公司和 Meta Platforms 公司等科技公司已累計投入數(shù)千億美元用于擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心和計算能力，加劇了為人工智能應(yīng)用建設(shè)規(guī)模更大的設(shè)施的競爭。

據(jù)彭博行業(yè)研究顯示，到 2025 年，數(shù)據(jù)中心對 DRAM 的需求將占全球消費量的 50% 左右，較五年前的 32% 大幅增長。

預(yù)計這一份額還會進(jìn)一步攀升。到2030年，人工智能服務(wù)器預(yù)計將占全球服務(wù)器消耗量的60%以上。

這一增長的部分原因是所謂人工智能代理的興起——這些軟件旨在持續(xù)運行，并在有限的人工監(jiān)督下完成任務(wù)。

會有什么后果？

為了確保獲得芯片供應(yīng)，人工智能系統(tǒng)制造商愿意支付溢價并簽署長期供應(yīng)協(xié)議。作為回應(yīng)，內(nèi)存芯片制造商正將資金和新增產(chǎn)能轉(zhuǎn)向生產(chǎn)利潤更高的HBM芯片，而減少對主流設(shè)備中使用的傳統(tǒng)DRAM芯片的投入。

智能手機(jī)、個人電腦、游戲機(jī)和其他設(shè)備的制造商如今正競相爭奪日益緊張的內(nèi)存供應(yīng)，即便是為了滿足日常需求。由于人工智能客戶享有優(yōu)先權(quán)，許多制造商實際上已被排在了后面。

其結(jié)果是消費電子產(chǎn)品的制造成本急劇上升。

全球三大個人電腦制造商之一的惠普公司表示，內(nèi)存成本目前約占筆記本電腦制造所需材料成本的 35%，而就在三個月前，這一比例還約為 15% 至 18%。

為了抵消成本上漲的影響，該公司正在提高電腦售價。同時，該公司也在調(diào)整部分產(chǎn)品配置，例如推出內(nèi)存容量較低的型號，這可能會影響設(shè)備的性能和使用壽命。

戴爾從 12 月中旬開始提高服務(wù)器價格，并于 1 月份提高了 PC 的價格。

這種壓力不僅限于個人電腦。Counterpoint Research 估計，內(nèi)存價格上漲可能會在未來幾個季度使智能手機(jī)制造所需材料的成本上漲 15% 甚至更多。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，手機(jī)廠商也在部分機(jī)型中縮減內(nèi)存，并重新考慮是否繼續(xù)生產(chǎn)利潤微薄的入門級設(shè)備。IDC預(yù)測，到2026年，全球智能手機(jī)市場將萎縮12.9%，這將是該行業(yè)有史以來最大的跌幅。

據(jù)全球最大的智能手機(jī)處理器供應(yīng)商高通公司稱，這種影響在中國可能尤為嚴(yán)重，因為在中國，低價智能手機(jī)市場的競爭最為激烈。

游戲機(jī)制造商也面臨著類似的困境。包括索尼集團(tuán)和任天堂在內(nèi)的多家公司都警告稱，零部件供應(yīng)緊張和投入成本上升可能會影響其產(chǎn)品的價格，甚至可能導(dǎo)致未來產(chǎn)品上市時間推遲。

工廠難道不能提高芯片產(chǎn)量嗎？

全球存儲器市場由三家公司主導(dǎo)——韓國的三星電子和SK海力士，以及美國的Micron Technology Inc.——這種集中局面是由數(shù)十年來利潤波動以及工廠建設(shè)和設(shè)備購置成本飆升造成的。

盡管這些公司競相通過新建或升級制造和先進(jìn)包裝設(shè)施來擴(kuò)大產(chǎn)能，但此類項目需要數(shù)年時間和數(shù)十億美元才能產(chǎn)生顯著的產(chǎn)量。

HBM芯片還面臨著另一個挑戰(zhàn)：大規(guī)模生產(chǎn)難度異常高。它們由多個比頭發(fā)絲還細(xì)的存儲芯片堆疊而成，精度極高。單個缺陷就可能影響整個堆疊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生產(chǎn)速度更慢，良率也低于傳統(tǒng)DRAM。

某些版本的 HBM 還集成了小型邏輯芯片，以幫助管理和路由數(shù)據(jù)，這進(jìn)一步增加了復(fù)雜性，并消耗了不成比例的制造能力。

那么，接下來會發(fā)生什么？

存儲芯片行業(yè)長期以來一直難以使新增產(chǎn)能與需求波動相匹配。即使制造商擴(kuò)大產(chǎn)能，他們?nèi)匀粨?dān)心重蹈覆轍，再次經(jīng)歷以往那種繁榮與蕭條的周期性波動，因為這種周期性波動曾導(dǎo)致利潤銳減，并將實力較弱的企業(yè)推向破產(chǎn)。

就在2023年，美光和SK海力士由于高估了疫情期間需求的持續(xù)時間，導(dǎo)致整個行業(yè)產(chǎn)能過剩，損失了數(shù)十億美元。盡管他們渴望抓住人工智能驅(qū)動的訂單，但卻不愿再次經(jīng)歷產(chǎn)能過剩及其帶來的損失。因此，產(chǎn)能擴(kuò)張可能會更加謹(jǐn)慎，至少比許多客戶的預(yù)期要謹(jǐn)慎得多。

目前尚不清楚的是，該行業(yè)是否會再次走向熟悉的低迷期，或者人工智能是否代表著一種結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變，這將使存儲器需求在未來多年保持高位，迫使芯片制造商致力于持續(xù)擴(kuò)張。

目前，與數(shù)據(jù)中心建設(shè)相關(guān)的公司正在確保獲得所需的內(nèi)存，以維持其持續(xù)擴(kuò)張。隨著內(nèi)存制造商受益于這一增長勢頭，它們的收入和利潤也在不斷攀升。

然而，對于消費電子公司而言，供應(yīng)短缺可能意味著產(chǎn)品價格上漲、利潤空間收窄以及產(chǎn)品升級速度放緩。

（來源：編譯自彭博社）

*免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個人觀點，半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達(dá)一種不同的觀點，不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。

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