SK Hynix’ Intel-plan kan ændre forsyningskæden for HBM4E

Det rapporterede samarbejde handler muligvis om en strategi med to leverandører: SK Hynix kan få Intel Foundry til at fremstille en del af de logiske base-dies, der bruges i selskabets næste generation af HBM4E-stakke, samtidig med at samarbejdet med TSMC fortsætter. Planen er ikke offentligt bekræftet af SK Hynix, Intel eller TSMC og bør derfor ses som en evaluering – ikke som en endelig produktionsaftale. 234

Den strategiske logik er forholdsvis enkel. HBM4E kommer på et tidspunkt, hvor producenter af AI-chips forsøger at sikre sig større mængder hukommelse, mens den logiske base-die er blevet en dyrere og mere strategisk vigtig del af produktet. En kvalificeret leverandør nummer to kan hjælpe SK Hynix med at håndtere omkostninger og kapacitet samt give selskabet større forhandlingsstyrke uden at opgive det eksisterende forhold til TSMC.

Hvorfor overvejer SK Hynix en ekstra leverandør?

HBM – high-bandwidth memory – fremstilles ved at stable flere DRAM-lag oven på et logiklag, der kaldes en base-die. I modsætning til DRAM-lagene gemmer base-dien ikke data. Den hjælper med at styre grænsefladen, dirigere signaler og forbinde hukommelsen med den omkringliggende acceleratorpakke. SK hynix har selv fremhævet, at logik-dien får større betydning, efterhånden som HBM bevæger sig mod højere forbindelsestæthed og lavere strømforbrug. 7

Til HBM4 har SK Hynix benyttet TSMC’s logikproces i 12-nanometerklassen til base-dien. Brancherapporter om Intel-forslaget angiver, at fremstillingen af denne base-die kan koste omkring tre til fire gange så meget som produktionen af en almindelig DRAM-kerne-die. Den forskel skaber et pres for at finde en ekstra produktionsvej – især til mindre kundetilpassede produkter, hvor den mest avancerede proces ikke nødvendigvis er afgørende. 2415

En strategi med to leverandører vil også mindske afhængigheden af ét støberi. Hvis Intel kan matche kravene til udbytte, strømforbrug, stabilitet og kompatibilitet med den øvrige pakning, kan SK Hynix fordele produktionen mellem Intel og TSMC. Det kan give større fleksibilitet i forhandlinger om priser og kapacitet, selv om den konkrete fordeling og tidsplan endnu er ukendt.

HBM4E-efterspørgslen gør beslutningen vigtigere

SK Hynix har allerede sendt prøver af 12-lags HBM4E til store kunder. Selskabet oplyser, at prøverne når hastigheder på op til 16 Gbps pr. pin og har mere end 20 % bedre energieffektivitet end den foregående generation. 15

Specifikationerne er vigtige, fordi HBM er tæt knyttet til ydeevnen i moderne AI-systemer. Hurtigere hukommelse kan levere data til acceleratorer i et højere tempo, mens bedre energieffektivitet kan begrænse energiforbruget og kølebehovet i store AI-installationer. Højere ydeevne øger dog samtidig betydningen af en stabil og skalerbar produktion i hele stakken – ikke kun i DRAM-lagene.

Forsyningssituationen bliver samtidig strammere. NVIDIAs rapporterede forsynings- og kapacitetsforpligtelser steg fra 119 mia. dollar til 279 mia. dollar, og hukommelsesindkøb blev beskrevet som en væsentlig drivkraft. Beløbet dækker bredere forsyningskæde- og infrastrukturforpligtelser end ét enkelt HBM-indkøb fra SK Hynix, men illustrerer, hvorfor hukommelsesproducenter forsøger at sikre hvert kritisk trin i produktionen.

Produktion af base-dies og avanceret pakning er ikke det samme

Intel-diskussionerne kan let blive overfortolkede, fordi HBM-produktion består af flere teknologier, der hænger sammen. At fremstille den logiske base-die på en wafer er ét trin. At forbinde HBM-stakke med en accelerator i den færdige chip-pakke er et andet.

TSMC’s CoWoS er en familie af 2,5D-pakningsteknologier, der integrerer acceleratorer og HBM via en forbindelsesstruktur med høj tæthed. Intels EMIB, eller Embedded Multi-die Interconnect Bridge, bruger i stedet små siliciumbroer, der er indlejret i pakkesubstratet, til at skabe tætte forbindelser mellem chips.

Rapporter siger, at SK Hynix har testet integration af HBM med Intels EMIB-baserede pakning og vurderet relaterede materialer og komponenter.

Det åbner i princippet for, at Intel kan deltage i to dele af forsyningskæden:

• Støberi: Fremstilling af nogle af de logiske base-dies til HBM4E.
• Avanceret pakning: Levering af eller støtte til EMIB-baseret integration mellem hukommelse og logik.

De to muligheder bør dog holdes analytisk adskilt. Forskning i pakning beviser ikke, at Intel skal fremstille base-dies, og en kvalificering af base-dien gør ikke i sig selv Intel til leverandør af den færdige AI-pakke.

Hvad kan det betyde for Intel og TSMC?

For Intel vil selv en begrænset ordre fra SK Hynix være en vigtig ekstern kundeaftale for Intel Foundry. Den kan fungere som et konkret bevis på, at Intel kan bruge sine produktions- og pakningskompetencer til en krævende anvendelse i et marked med høj vækst. Den kommercielle betydning afhænger dog af, om Intel går fra evaluering til kvalificeret og gentagelig volumenproduktion.

For TSMC vil den umiddelbare økonomiske effekt af kun at miste en del af et muligt base-die-program sandsynligvis være begrænset. Den større betydning er strategisk. Et troværdigt alternativ kan svække TSMC’s eksklusivitet inden for HBM-relateret logikproduktion og give SK Hynix større indflydelse på priser og kapacitet. Det er fortsat en mulighed og ikke et fastslået resultat, eftersom ingen fordeling af produktionsvolumen er offentliggjort. 2

Andre hukommelsesproducenter kan også følge udviklingen. Rapporter peger på, at Samsung og Micron har undersøgt kompatibiliteten af Intels pakningsteknologi, men det er ikke det samme som en offentliggjort plan om at tage teknologien i brug. En bredere ændring vil afhænge af, om Intel kan bevise, at EMIB opfylder kundernes krav til ydeevne, strømforbrug, pris og produktionsstabilitet.

En del af et bredere forhold mellem Intel og SK Hynix

Et muligt HBM-samarbejde vil bygge videre på et eksisterende kommercielt forhold, selv om de to sager ikke er identiske. I 2020 indgik Intel en aftale om at sælge sin NAND-hukommelses- og lagerforretning – herunder SSD-forretningen, NAND-aktiverne og fabrikken i Dalian – til SK Hynix for 9 mia. dollar. Den første afslutning af handlen, til en værdi af 7 mia. dollar, blev gennemført i december 2021.

Der har også været rapporter om, at SK Hynix blev overvejet som mulig partner for Intels fabrik i Ohio. SK Hynix afviste planer om et opkøb, og den historie er separat fra forslaget om HBM4E-base-dies. Den peger dog på en bredere interesse for samarbejde mellem en stor hukommelsesproducent og Intels støberi- og pakningsforretninger.

Det afgørende er kvalificeringen – ikke overskriften

Den rapporterede Intel-plan bør først og fremmest forstås som en forsyningsmæssig sikring. SK Hynix har flere grunde til at søge en ekstra kilde: Base-dies er angiveligt dyre at fremstille, AI-kunder reserverer kapacitet, og HBM4E stiller større krav til logik, strømforbrug og pakning.

En ekstra leverandør er dog kun værdifuld, hvis den kan levere resultater i produktionsskala. Intel skal kunne dokumentere et acceptabelt produktionsudbytte, de rigtige strømkarakteristika, høj stabilitet, integration af intellektuelle ejendomsrettigheder og kompatibilitet med SK Hynix’ HBM-produktionsflow.

Indtil selskaberne bekræfter en produktionsaftale eller en konkret tildeling af volumen, er den mest præcise konklusion derfor, at SK Hynix undersøger Intel som supplement til TSMC – ikke at TSMC er ved at blive erstattet.