Riassunto:
Mentre la domanda di memoria a larghezza di banda elevata nei data center di intelligenza artificiale continua a crescere, Samsung Electronics sta accelerando l'espansione della capacità di produzione HBM di prossima generazione. Le ultime notizie mostrano che Samsung prevede di raddoppiare almeno la produzione dei prodotti della serie HBM4 nel 2027, inclusa la memoria di sesta generazione HBM4 a larghezza di banda elevata e la successiva HBM4E.
Allo stesso tempo, Samsung sta anche aumentando significativamente la capacità di lavorazione dei substrati di vetro richiesti nel processo di produzione della HBM, cosa che l'industria vede come se l'azienda si stesse preparando in anticipo per la produzione HBM su larga scala e high-stack.
Secondo fonti del settore dei semiconduttori, Samsung prevede di aumentare il volume di pulizia del substrato di vetro in outsourcing a circa 50.000 pezzi al mese il prossimo anno, mentre il volume medio mensile quest'anno è di circa 20.000 pezzi e solo di circa 10.000 pezzi nel 2025. In altre parole, Samsung ha aumentato questa domanda di capacità produttiva fino a cinque volte il suo valore originale in due anni.
Il supporto in vetro è un materiale di supporto temporaneo utilizzato durante la produzione HBM. Quando i wafer DRAM vengono sottoposti a processi quali assottigliamento e perforazione, poiché il wafer diventa sempre più sottile, è facile piegarsi o addirittura rompersi. Pertanto, è necessario fissare temporaneamente un supporto di vetro al retro del wafer per il supporto. Man mano che la HBM passa da 8 e 12 strati a strati più alti, il singolo die DRAM deve essere ulteriormente assottigliato ed è aumentata anche l'importanza del controllo della deformazione del wafer e dei relativi processi di supporto.
Samsung sta attualmente espandendo la produzione di HBM4 e HBM4E, che utilizzano principalmente strutture high-stack da 12 strati e superiori, pertanto l'utilizzo di supporti in vetro può riflettere in una certa misura la scala di produzione dei prodotti correlati. Anche se la piastra portante in vetro può essere riutilizzata dopo la pulizia, e diversi processi di produzione e rese influenzeranno anche il consumo effettivo, gli addetti ai lavori ritengono che l'aumento da 20.000 pezzi al mese a 50.000 pezzi possa ancora riflettere la tendenza di espansione di Samsung che prevede almeno il raddoppio della produzione della serie HBM4.
Samsung ha avviato la produzione di massa e spedito l'HBM4 ai clienti nel febbraio di quest'anno, utilizzando il processo DRAM 1c da 10 nanometri di sesta generazione e il chip base logica da 4 nanometri del reparto fonderia di Samsung. Il prodotto HBM4 annunciato ufficialmente da Samsung ha una velocità di trasmissione stabile di 11,7 Gbps, la velocità massima può raggiungere 13 Gbps e la larghezza di banda massima di un singolo stack raggiunge 3,3 TB/s. Samsung offre anche una versione di impilamento a 12 strati e prevede di utilizzare la tecnologia di impilamento a 16 strati per espandere ulteriormente la capacità.
Per quanto riguarda HBM4E, Samsung ha iniziato a fornire campioni a 12 livelli ai principali clienti, tra cui NVIDIA, nel maggio di quest'anno. I dati ufficiali di Samsung mostrano che il suo HBM4E a 12 strati ha una capacità di 48 GB, una velocità pin stabile di 14 Gbps e può essere ulteriormente aumentata fino a 16 Gbps e una larghezza di banda a stack singolo fino a 3,6 TB/s. Rispetto al prodotto della generazione precedente, l'efficienza energetica dell'HBM4E è migliorata di circa il 16% e le prestazioni di resistenza termica sono migliorate di oltre il 14%.
Samsung ha dichiarato in precedenza che HBM4E utilizzerà lo stesso processo core DRAM da 1c e la stessa tecnologia del substrato logico da 4 nm di HBM4, riducendo così al minimo i tempi per gli aggiornamenti del prodotto da HBM4 a HBM4E. L'azienda prevede di organizzare la produzione di massa dell'HBM4E in base al programma di produzione del cliente.
Dal punto di vista della capacità produttiva complessiva, l'industria prevede che l'investimento mensile di Samsung nei wafer HBM nel 2027 potrebbe aumentare da circa 180.000 wafer nel 2026 a circa 250.000 wafer, con un aumento di quasi il 40%. Tuttavia, rispetto alla crescita della capacità produttiva totale, il cambiamento nella struttura del prodotto potrebbe essere più evidente.
Si prevede che la serie HBM4 rappresenterà circa l'80% delle spedizioni HBM complessive di Samsung rispetto a circa il 40% nel 2026. Ciò significa che la futura espansione della produzione HBM di Samsung non consiste semplicemente nell'aumentare il numero di prodotti, ma si sta chiaramente orientando verso prodotti di fascia alta di nuova generazione come HBM4 e HBM4E.
Questo aggiustamento è strettamente correlato alla forte domanda di HBM nell'attuale mercato delle infrastrutture AI. Poiché aziende come NVIDIA lanciano nuove generazioni di acceleratori IA, le GPU e i chip specifici per l'intelligenza artificiale richiedono larghezza di banda e capacità di memoria sempre più grandi, e HBM è diventata un componente chiave nei sistemi informatici IA ad alte prestazioni. Poiché la produzione della HBM richiede più collegamenti come la produzione di DRAM, l'assottigliamento dei wafer, TSV e il packaging avanzato, la velocità di espansione della sua capacità è solitamente difficile da tenere rapidamente al passo con la crescita della domanda di server AI.
Samsung ha precedentemente rivelato che la sua capacità produttiva di HBM nel 2026 è stata sostanzialmente prenotata dagli ordini dei clienti, e la società prevede che le vendite di HBM per l'intero anno saranno più che triplicate rispetto al 2025. Allo stesso tempo, Samsung ha anche affermato che, anche se continua ad espandere la produzione, l'attuale domanda di HBM da parte dei principali clienti supera ancora l'offerta che l'azienda può fornire, quindi alcuni clienti hanno iniziato a discutere in anticipo con Samsung per la fornitura del 2027 e a lungo termine.
Questo è anche uno dei motivi per cui Samsung sta espandendo contemporaneamente la capacità produttiva di HBM3E, HBM4 e HBM4E. Le aziende devono prepararsi agli ordini per i prodotti di prossima generazione soddisfacendo al tempo stesso le attuali esigenze degli acceleratori di intelligenza artificiale. Samsung ha precedentemente dichiarato che continuerà ad espandere la capacità di produzione di DRAM da 1c e farà i primi investimenti in HBM4 e HBM4E.
Da un punto di vista tecnico, uno dei cambiamenti principali tra HBM4 e HBM4E è il numero maggiore di livelli di stacking e una maggiore scala di I/O dei dati. HBM4 aumenta l'I/O dati da 1024 a 2048 in HBM3E, il che può aumentare significativamente la larghezza di banda, ma aumenta anche il consumo energetico e la pressione di dissipazione del calore. Samsung riduce il consumo energetico attraverso la tecnologia TSV a bassa tensione e l'ottimizzazione della rete di distribuzione dell'energia, oltre a migliorare la gestione termica all'interno del pacchetto.
Poiché il numero di strati di stack HBM continua ad aumentare, anche i requisiti di assottigliamento dei wafer, controllo della deformazione e precisione dell'imballaggio durante il processo di produzione stanno diventando sempre più elevati. Pertanto, Samsung ha aumentato in modo significativo il volume di pulizia dei substrati di vetro, che secondo l'industria sta espandendo in anticipo l'infrastruttura per la produzione HBM di strati superiori.
Tuttavia, l'espansione della capacità non significa che tutti questi prodotti verranno convertiti in spedizioni effettive. In particolare, la futura scala di produzione di massa dell'HBM4E dipende anche dalla certificazione del prodotto, dai test e dalle effettive esigenze dei principali clienti. Per Samsung, c'è ancora un divario tra la quantità di capacità che può costruire e la quantità di prodotti che può infine fornire ai clienti.
Al momento, Samsung è entrata nella fase di produzione di massa nel campo HBM4 e ha iniziato a fornire campioni HBM4E ai principali clienti. Poiché il mercato dei server e degli acceleratori AI continua ad espandersi nel 2027, si prevede che Samsung concentrerà sempre più risorse di produzione su prodotti di alto valore come HBM4 e HBM4E. Secondo le attuali previsioni del settore, la produzione della serie HBM4 di Samsung raddoppierà almeno nel 2027, e la sua proporzione nell'intero portafoglio di prodotti HBM potrebbe anche aumentare in modo significativo da circa il 40% a circa l'80%, il che significa che Samsung sta accelerando lo spostamento dell'attenzione del business HBM verso una nuova generazione di memorie a larghezza di banda elevata.
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