HBM4 改变了游戏规则......三星以4nm技术逆袭

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文章内容:

三星电子将采用尖端的4纳米（㎚·1㎚=十亿分之一米）代工（半导体委托生产）工艺批量生产将于明年发布的第六代高带宽存储器（HBM4）。决定采用比业界预期的7~8nm更先进的工艺来生产。三星计划通过生产高性能、低功耗的HBM4，通过超精细工艺压倒竞争对手，夺回输给SK海力士的HBM霸权。

据半导体行业15日消息，三星电子决定采用4nm代工工艺生产下一代HBM4的逻辑芯片。逻辑芯片是位于HBM底部的关键部件，由DRAM堆叠而成，是控制DRAM的“大脑”。一直到HBM3E，存储器半导体公司都制造逻辑芯片，但从HBM4开始，必须完成代工流程，因为每个客户所需的功能必须“定制”。这就是为什么只从事存储器业务的SK海力士与台湾代工巨头台积电签署了“HBM4联盟”。

4纳米代工是三星电子的“招牌工艺”，良率超过70%。作为 Galaxy S24 大脑的“Exynos 2400”芯片也是通过这种工艺制造的。纳米数越低，计算速度越快，功耗越低，因为在相同尺寸的晶圆上可以绘制更多的电路。

半导体行业相关人士表示，“4nm工艺虽然比7~8nm成本更高，但在芯片性能和功耗方面具有巨大优势”，并补充道，“采用10nm工艺生产HBM3E的三星无法立即应用 4nm。”“我们所做的是‘扭转 HBM’的制胜之举，”他说。

从 HBM4 开始铸造的首次应用...即使由于跳过 7 和 8 纳米而采用 4 纳米而导致竞争成本增加，高性能和低功耗仍然可以实现...... SK以5nm技术回应台积电

‘三星电子 vs SK 海力士 + 台积电’

这就是明年开始量产的第六代高带宽内存（HBM4）市场的竞争格局。从 HBM4 开始，HBM 的底部“逻辑芯片”由堆叠 DRAM 制成，采用代工（半导体寄售生产）工艺制造。让HBM世界第一，却不懂得做代工的SK海力士，联手全球第一代工企业台湾台积电，攻占HBM4市场。

在强强联合中，三星电子决定利用其作为“综合半导体公司”的优势，可以自行处理晶圆代工、HBM生产和芯片设计。 HBM负责的存储器部门和精通尖端工艺的代工部门决定合作，产生协同效应。这样诞生的第一个项目是使用 4 纳米（㎚·1㎚=十亿分之一米）工艺生产逻辑芯片。

HBM 卷土重来的制胜策略

最初，业界猜测三星电子将采用7nm或8nm代工工艺生产HBM4逻辑芯片。之所以将铸造工艺应用于HBM生产，是因为HBM4是第一个，这很有可能不是没有道理的。 7nm于2019年开始量产，由于拥有超过5年的使用经验，被认为是一种稳定的工艺。

三星选择了“挑战”而不是“稳定”。这一决定是为了撼动被SK海力士严格控制的HBM市场而做出的制胜之举。 4nm是去年开始应用的工艺，难度较高，需要的资源是旧工艺的两倍以上。然而，能够制造高性能、低功耗芯片的优势也很明显。

三星决定采用4nm工艺，是为了提高作为HBM大脑的逻辑芯片的性能，打造压倒竞争对手的HBM。最近，HBM 使用的人工智能 (AI) 加速器（专门用于人工智能学习和推理的半导体封装）被视为“吃电的河马”。 NVIDIA、AMD等AI加速器制造商要求三星电子“开发低功耗HBM”。

4nm工艺被认为是一款能够满足HBM客户苛刻需求的卡。去年，三星电子拥有量产“Exynos 2400”的经验，这是一款用于“Galaxy S24”的低功耗应用处理器（AP），被称为世界首款人工智能手机，采用4nm工艺。在三星看来，4nm工艺是一张“必胜牌”，可以像“王牌投手”一样产生压倒对手的性能。

SK和台积电也计划采用“5nm”

与SK海力士和台积电不同，三星拥有“系统LSI部门”，一个专门从事设计的组织，称为fabless（半导体设计公司），也被认为是选择4nm的原因。为了从 4nm 工艺中获得最佳性能，逻辑芯片必须从设计一开始就进行优化，而三星可以同时完成所有这些工作。

三星电子一位高级官员解释说，“与台积电和SK海力士不同，三星的独特优势在于其设计人员可以参与HBM4的生产。”据悉，三星电子已将系统LSI部门的人员分配到最近组建的HBM开发团队。

SK海力士和台积电联手也快速行动。为了应对三星电子，两家公司决定采用5nm工艺与原计划的12nm工艺并行生产HBM4逻辑芯片。我们还在扩大人力以提高 HBM4 性能。 SK海力士在15日之前聘用了具有逻辑设计经验的员工。

记者黄正洙/朴义明/金彩妍 hjs@hankyung.com

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