来源：华尔街见闻
卖水人也有烦恼。
被广泛视为第四次工业革命的AIGC浪潮，正在给人类的生产方式带来颠覆性的变革。凭借堪比黄金紧俏的GPU，英伟达荣膺AI“卖水人”，年内股价大涨240%。
然而，多方抢购之下，英伟达GPU已经陷入产能瓶颈。最新的H100芯片早已全部卖空，现在下单要等2024年Q1甚至Q2才能用上。
根源在于，GPU零部件产能严重不足，继而影响供应。
以H100芯片为例，其最关键的零部件主要是：1）逻辑芯片；2）HBM存储芯片；3）CoWoS封装。
核心的逻辑芯片尺寸为814平方毫米，主要由台积电最先进的台南18号工厂供应，使用的工艺节点则是“4N”，实际是5nm+。由于PC、智能手机和非AI相关数据中心芯片市场疲软，目前台积电5nm+产能利用率不到70%。因此逻辑芯片供应没有问题。
在H100最中心的逻辑芯片旁边，是6块HBM（High Bandwidth Memory），它一种基于3D堆叠工艺的DRAM内存芯片，像摩天大厦中的楼层一样可以垂直堆叠，将多个DDR芯片堆叠在一起，通过硅通孔（TSV）连接，并使用 TCB 键合，实现更高带宽、更高位宽、更低功耗、更小尺寸。
内存芯片对GPU性能至关重要，尤其是训练AI所用的高性能GPU。推理和训练工作负载是内存密集型任务。随着AI模型中参数数量的指数级增长，仅权重一项就将模型大小推高到了TB级。因此，从内存中存储和检索训练和推理数据的能力决定了GPU性能的上限。
作为HBM的先驱，HBM供应几乎由韩国内存芯片厂商SK海力士一家垄断，市占率超过95%，也是唯一有能力生产H100各型号上所使用的HBM3的厂商。
HBM3供应目前也相当紧俏，此前有媒体报道称，英伟达和AMD要求SK海力士提供尚未量产的下一代HBM3E芯片的样品。英伟达已要求SK海力士尽快供应HBM3E，并愿意支付“溢价”。
不过，随着存储芯片大厂纷纷投入重金提升HBM3产能，供应紧张的状况或在今年有所缓解。近期有媒体报道称，在通过最终质量测试后，三星电子8月31日与英伟达签署了协议，将向后者供应HBM3。最早将于下周开始供应。
早些时候，花旗亦在报告中透露，三星将在四季度开始向英伟达供应HBM3。
另一大产能瓶颈，在于CoWoS封装。
HBM和CoWoS封装两种技术相辅相成。HBM对焊盘数量和短线迹长度的要求很高，这就需要CoWoS先进封装技术来实现PCB甚至封装基板上无法实现的高密度、短连接。
目前，几乎所有的HBM都采用CoWoS封装技术。英伟达GPU CoWoS封装的主力供应商是台积电。但由于需求爆炸式增长，台积电产线即便开足马力也难以填补供需鸿沟。为此，台积电已经新开竹南、龙潭和台中三座工厂，其中竹南工厂占地14.3公顷，比其他封装厂的总和还要大。
有市场分析认为，台积电正积极加码先进封装产能，以满足市场对其先进封装解决方案的更多需求。
另外，英伟达首席财务官Colette Kress近期透露，英伟达在CoWoS封装等关键制程已开发并认证其他供应商产能，预期未来数季供应可逐步攀升，英伟达持续与供应商合作增加产能。
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责任编辑：周唯
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