[芯片Talk]AI普及越广越利好三星和SK…为开发下一代半导体拼尽全力

by Moon Chaeseok

Published 13 Feb.2023 06:30(KST)

HBM-PIM，3D DRAM半导体开发
未来感知机AI半导体争夺战

“大型科技公司似乎不会自制存储芯片”

[亚洲经济文采石记者] 三星电子、SK海力士以及美国美光等存储半导体企业，正展开激烈的人工智能（AI）半导体开发竞争。这是因为微软、谷歌等公司相继推出了对话式AI服务程序。用于AI服务的高端半导体开发速度也有望进一步加快。存储半导体企业制定了计划，将开发高带宽·智能存储器（HBM‑PIM）半导体和下一代3D（三维）DRAM半导体，并将其应用于AI程序。

业内早就预期，AI产品越多，DRAM需求将呈爆发式增长。因为要在AI计算机中快速存储计算结果，就必须配备高效的DRAM。AI半导体通过并行处理方式一次性计算海量数据。要提升AI性能，就要缩短深度学习算法并行数据运算时间。为了支撑智能手机或云计算机上的AI服务，图形处理器（GPU）和DRAM必须在1毫秒（千分之一秒）内完成数据收发。

OpenAI标志与ChatGPT。AFP联合通讯社供图

目前最有效的AI半导体并行处理装置是GPU。GPU中会搭载HBM（高带宽存储器）半导体。SK海力士向全球第一大GPU企业美国英伟达供应HBM3半导体。三星电子则与全球第二大GPU企业美国AMD合作，生产在HBM中融合智能存储器（PIM）功能的HBM‑PIM半导体。HBM‑PIM半导体是在以数据存储为主的存储半导体中，结合具备运算能力的AI处理器而形成的器件。

在HBM‑PIM半导体之后，将轮到3D DRAM。预计今后3~4年内，3D DRAM技术开发将告一段落。存储半导体企业正陆续推出3D DRAM知识产权（IP）。目前主要是将已经通过缩小DRAM单元（Cell）尺寸来提高效率的产品，用于3D工艺。待3D DRAM普及后，竞争将转变为通过横向放置单元或改变单元结构来提升性能。

随着AI服务越发达，高容量服务器DRAM时代预计将被进一步提前。当前以供应64GB（千兆字节）服务器DRAM为主，向128GB过渡只是时间问题。随着AI服务程序公开，这一进程被认为会进一步加速。三星电子和SK海力士在去年第四季度业绩发布电话会议上表示：“服务器存储半导体市场从以64GB为主向128GB级别过渡的时间点将会提前。”

微软、谷歌等公司是否会直接自行生产AI半导体？专家表示，“这种可能性不大”。分析认为，实质收益并不可观。大型科技企业开发的AI程序，比起存储功能，更需要强大的运算功能，因此没有必要连存储半导体也自行开发。

这意味着，AI半导体市场越大，存储半导体企业就越占优势。产业研究院专业研究员 Kim Yangpaeng 表示：“存储半导体以存储功能为主，功能相对有限，大型科技企业没有必要自行开发自有存储芯片。”首尔大学材料工学系特聘教授 Hwang Cheolseong 也表示：“只要大型科技企业不亲自生产DRAM，AI服务越多，DRAM企业获利就越大。”

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在HBM‑PIM、3D DRAM之后，何时由哪家公司开发出新一代低功耗AI半导体，也值得关注。要制造低功耗AI半导体，必须在内部电路中实现感知机（Perceptron）概念。感知机是用于深度学习的人工神经网络模型。一旦感知机半导体普及，就能在半导体内部集成相当于AI计算机水平的高密度处理器。KAIST全球战略研究所所长 Kim Jungho 表示：“如果实现感知机概念的新型低功耗AI半导体得到普及，所有事物都将具备AI功能”，“为争夺这一AI处理器市场，三星电子、SK海力士以及美国英特尔、IBM、AMD、英伟达等企业将展开竞争。”

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