Micron và NVIDIA hợp tác phát triển bộ nhớ băng thông cao tùy chỉnh, thách thức Samsung và SK Hynix

Micron Technology đã công bố hợp tác với NVIDIA để phát triển bộ nhớ băng thông cao tùy chỉnh (Custom HBM), thách thức Samsung Electronics và SK Hynix. Sự cạnh tranh không chỉ nằm ở tiêu chuẩn và tỷ lệ sản xuất mà còn ở khả năng thiết kế base die và cấu trúc hợp tác sản xuất bán dẫn (foundry).
 
Vào ngày 30 tháng 9 (theo giờ địa phương), Micron đã chính thức công bố việc phát triển chung bộ nhớ HBM tùy chỉnh sẽ được trang bị cho bộ tăng tốc AI thế hệ tiếp theo của NVIDIA trong báo cáo kết quả tài chính quý 4 năm tài chính. Giám đốc điều hành Micron, Sanjay Mehrotra, nhấn mạnh: "Chúng tôi đang thúc đẩy hợp tác thiết kế tùy chỉnh từ giai đoạn base die để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của NVIDIA cho tiêu chuẩn thế hệ tiếp theo".
 
Các công ty bán dẫn trước đây chủ yếu sản xuất sản phẩm theo tiêu chuẩn quy định của Tổ chức Tiêu chuẩn Bán dẫn Quốc tế (JEDEC) cho đến thế hệ HBM thứ 5 (HBM3E), sau đó mới tiến hành kiểm tra chất lượng từ các khách hàng lớn như NVIDIA.
 
Tuy nhiên, từ thế hệ HBM thứ 6 (HBM4), bộ nhớ HBM tùy chỉnh sẽ được thiết kế phù hợp với cấu trúc mạch và thông số thiết kế điện năng của GPU hoặc NPU thế hệ tiếp theo của khách hàng, bắt đầu từ base die.
 
Với tuyên bố này, Micron có thể vượt qua thế yếu trong thị trường HBM và thực hiện chiến lược nhằm đảm bảo vị trí nhà cung cấp chính cho NVIDIA từ thế hệ tiếp theo.
 
Ngành công nghiệp xác định phương pháp sản xuất base die, được coi là "bộ não" của HBM, là yếu tố quyết định. Base die là chip nền tảng kết nối D램 theo chiều dọc và kiểm soát truyền thông. Từ HBM4 trở đi, băng thông dữ liệu (I/O) sẽ được mở rộng gấp đôi, khiến cho việc quản lý nhiệt và hiệu suất điện năng trở nên khó khăn hơn với quy trình sản xuất bộ nhớ hiện tại.
 
Giám đốc điều hành NVIDIA, Jensen Huang, cũng đã nhấn mạnh: "Hiệu suất của bộ tăng tốc thế hệ tiếp theo phụ thuộc vào việc kết hợp chặt chẽ giữa bộ nhớ và chip logic, và base die là trung tâm của điều này".
 
Samsung Electronics đang áp dụng quy trình sản xuất bán dẫn tiên tiến 4nm và 2nm để tự sản xuất base die. Từ sản xuất HBM4, công ty sẽ cung cấp giải pháp sản xuất một lần (turnkey) với tất cả các dịch vụ từ bộ nhớ, foundry đến đóng gói tiên tiến (AVP). Họ nhấn mạnh lợi thế khác biệt của mình với tư cách là một công ty bán dẫn tổng hợp (IDM) và dự định sẽ thay đổi cục diện thị trường từ thời điểm sản xuất HBM4 vào năm 2026.
 
SK Hynix đang củng cố mối quan hệ đối tác với TSMC. Họ đang cùng phát triển base die cho HBM4 bằng cách sử dụng quy trình sản xuất bán dẫn siêu nhỏ 12nm và 5nm của TSMC, đồng thời cải thiện tỷ lệ sản xuất và ổn định chất lượng thông qua sự kết nối chặt chẽ với công nghệ đóng gói tiên tiến 3D của TSMC, CoWoS.
 
Micron, không có quy trình logic riêng, sẽ sản xuất base die từ quy trình D램 hiện tại và cung cấp base die tối ưu cho thông số kỹ thuật GPU thế hệ tiếp theo của NVIDIA thông qua hợp tác với TSMC. Họ đặt mục tiêu nâng thị phần HBM toàn cầu từ khoảng 10% lên giữa những năm 2025.
 
Lee Jong-hwan, giáo sư tại Đại học Sangmyung, cho biết: "Bộ nhớ HBM thế hệ tiếp theo sẽ đánh dấu bước chuyển mình từ sản phẩm bộ nhớ thông dụng sang bán dẫn logic tùy chỉnh theo mô hình foundry. Việc đảm bảo khả năng thiết kế base die và tỷ lệ sản xuất đóng gói phù hợp với yêu cầu của các công ty công nghệ lớn toàn cầu là điều then chốt".