本文由半導體產業(yè)縱橫(ID:ICVIEWS)綜合
人工智能計算需求沒有放緩的跡象。
應用材料公司作為全球半導體設備領域的關鍵玩家,近期正式推出其最新研發(fā)的具有“原子級” 精度的芯片制造設備。這家長期為臺積電、英特爾和三星等頂級芯片制造商提供支持的美國企業(yè),此次新品發(fā)布背后,是對人工智能芯片需求持續(xù)增長的堅定押注 —— 在全球 AI 技術飛速迭代的當下,更強大的 AI 芯片需要更精密的制造工藝支撐,而應用材料公司的新設備正瞄準這一核心需求缺口。
芯片制造行業(yè)正站在技術復雜度飆升的關鍵節(jié)點。應用材料公司半導體產品集團總裁普拉布拉賈明確指出,當前芯片生產已進入前所未有的復雜時代,從材料沉積到晶體管構建,每一個環(huán)節(jié)都面臨著全新的技術挑戰(zhàn),設備制造商必須以更快的速度迭代技術,才能跟上芯片廠商對工藝精度不斷提升的要求。這種行業(yè)現(xiàn)狀并非個例,隨著AI 芯片對計算能力、能效比的要求越來越高,芯片制程不斷向 2 納米、1 納米甚至更先進節(jié)點突破,傳統(tǒng)制造設備的精度上限已難以滿足需求,原子級控制逐漸成為先進芯片生產的核心標準。
“當你談論原子級控制時,即使一埃的精度也很重要。你必須在芯片上的數(shù)十億個晶體管上復制這種精度?!?拉賈在菲尼克斯舉行的 SEMICON West 行業(yè)盛會上的這番話,精準道出了當前先進芯片制造的技術難點。為了讓外界更直觀理解 “一?!?的精度概念,行業(yè)常用具體事物進行類比:一埃相當于十分之一納米,一條 DNA 鏈的直徑約為 2.5 納米,COVID-19 病毒的直徑約為 100 納米,而一粒米的長度約為 500 萬納米 —— 如此對比下,一埃的精度要求堪稱 “在微觀世界中繡花”。拉賈進一步補充道,先進芯片制造如今需要在 10 納米的間隙中沉積五到六種材料,每種材料的尺寸僅為一到兩納米,這種操作難度不僅考驗設備的硬件精度,更對軟件控制系統(tǒng)、材料兼容性等提出了極高要求。
從行業(yè)趨勢來看,全球頂級芯片制造商已開啟新一輪技術布局。臺積電、英特爾和三星等企業(yè)計劃在今年啟動2 納米芯片的量產,并同步過渡到 “全柵”(GAA)這一新型晶體管架構。GAA 架構又稱納米片技術,其核心優(yōu)勢在于能在極其有限的空間內構建更復雜的晶體管結構,通過優(yōu)化電流控制、減少漏電等問題,將更強大的計算能力集成到每一塊芯片上,這對于提升 AI 芯片的性能和能效比至關重要。與此同時,這些頭部廠商還在積極探索更先進的芯片封裝方法,比如通過 3D 堆疊、Chiplet(芯粒)等技術實現(xiàn)不同芯片功能的高效互連,而這些新技術的落地,又進一步催生了對新型制造設備的需求,形成 “技術升級 — 設備需求 — 工藝突破” 的正向循環(huán)。
在這樣的行業(yè)背景下,芯片設備制造商的行業(yè)地位愈發(fā)凸顯。拉賈強調,當前復雜的技術挑戰(zhàn)使得設備廠商的作用比以往任何時候都更加重要—— 芯片制造商要實現(xiàn) 2 納米制程、GAA 架構的規(guī)?;a,離不開設備廠商提供的高精度制造工具;而新型封裝技術的商業(yè)化應用,也需要設備端提供適配的解決方案。這種深度綁定的合作關系,正在重塑半導體產業(yè)鏈的協(xié)作模式,設備廠商不再是單純的 “供應商”,而是提前參與到芯片廠商技術研發(fā)環(huán)節(jié)的 “合作伙伴”。
值得注意的是,盡管近期市場上存在人工智能“泡沫” 可能冷卻甚至破裂的擔憂,但美國領先的芯片設備制造商并未觀察到行業(yè)投資放緩的跡象,尤其是在推動下一代人工智能計算芯片發(fā)展的領域。拉賈以晶圓廠建設為例說明:“人們對這個行業(yè)的信心正在增強…… 你清楚地看到,目前有 100 家晶圓廠正在建設中,我們認為(對人工智能計算的)需求不會放緩?!?這種信心并非盲目樂觀,而是基于 AI 技術應用場景的持續(xù)拓展 —— 從自動駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到醫(yī)療診斷、生成式 AI,越來越多的領域開始依賴高性能 AI 芯片,而這些場景的商業(yè)化落地,需要長期、穩(wěn)定的芯片產能支撐,這也為設備廠商帶來了持續(xù)的市場需求。
應用材料公司企業(yè)戰(zhàn)略與發(fā)展集團副總裁特里斯坦?R?霍爾特曼則從更長期的視角分析了行業(yè)前景。他認為,人工智能的應用領域本質上是無窮無盡的,而構建支撐 AI 技術的基礎設施,包括芯片制造、算力網(wǎng)絡等,可能需要長達 30 年的時間?!拔覀冋J為,我們正處于一個長達數(shù)十年的建設過程的早期階段?!?霍爾特曼的觀點,也反映出頭部設備廠商對 AI 產業(yè)鏈長期價值的判斷 —— 短期的市場波動不會改變 AI 技術對社會經濟的深遠影響,而作為產業(yè)鏈上游的設備環(huán)節(jié),將在這一長期建設過程中持續(xù)受益。
具體到應用材料公司的業(yè)務表現(xiàn),受對AI 芯片制造需求增長的推動,該公司所有先進領域的收入均呈現(xiàn)增長態(tài)勢,覆蓋先進封裝、精密互連、尖端邏輯芯片制造以及內存芯片制造等關鍵板塊。為進一步鞏固市場優(yōu)勢,應用材料公司此次推出的全新先進芯片制造工具系列,重點聚焦三大核心領域:其一,業(yè)界首個集成式芯片到晶圓混合鍵合系統(tǒng),該系統(tǒng)能有效提高芯片封裝和先進存儲器堆疊的功率效率與性能,解決傳統(tǒng)封裝方式下信號延遲、功耗過高的問題;其二,新型材料沉積系統(tǒng),專門用于幫助芯片廠商構建 GAA 晶體管,通過精準控制材料沉積的厚度和均勻度,保障 GAA 架構的性能穩(wěn)定性;其三,提供亞納米成像的計量工具,可協(xié)助芯片廠商進行前沿技術研發(fā),并提升復雜邏輯芯片、高帶寬存儲器芯片以及 3D 芯片堆疊的生產質量,確保每一顆芯片都符合原子級精度的制造標準。
這種技術層面的深度協(xié)作,也改變了應用材料公司與客戶的合作模式。拉賈提到:“現(xiàn)在技術變得非常復雜,這改變了人們與芯片設備制造商的合作方式,客戶現(xiàn)在很早就與我們合作了?!?以往,芯片廠商通常在確定技術路線后再尋找設備供應商,而如今,雙方會在技術研發(fā)初期就展開對接,設備廠商根據(jù)芯片廠商的工藝需求定制解決方案,甚至參與到技術難點的攻克中,這種 “前置化” 合作不僅提高了技術落地效率,也讓設備廠商與客戶形成了更緊密的綁定。
從客戶覆蓋來看,應用材料公司的產品已服務于全球所有主要芯片制造商,包括臺積電、英特爾、三星、SK 海力士、Rapidus 以及美光等,這些客戶在全球半導體市場占據(jù)重要份額,其技術布局和產能擴張直接帶動了應用材料公司的業(yè)績增長。不過,受美國出口管制政策影響,應用材料公司此次推出的先進芯片制造工具將無法提供給中國客戶。拉賈對此解釋道:“說到中國,我認為限制是針對 14 納米以下的工藝,這在某種程度上告訴我們,在工藝復雜的地方,我們無法與他們合作?!?他同時補充,目前全球大多數(shù)先進節(jié)點的開發(fā)工作都發(fā)生在中國以外的地區(qū),這也使得出口管制對應用材料公司核心業(yè)務的短期影響相對有限。
根據(jù)應用材料公司最新發(fā)布的財報,該公司預計受中國出口限制影響,2026 財年營收將減少 6 億美元。盡管存在這一外部變量,但市場對應用材料公司的長期發(fā)展仍保持信心,截至目前,該公司股價今年迄今已上漲 30% 以上。
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