存储芯片前所未有的危机

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内存芯片制造商一直以来都面临着供过于求和供不应求的局面。这些制造商会提前数年制定预期需求计划，但不可避免地，他们有时也会判断失误。然而，如今行业内的情况远非以往这种剧烈波动所能比拟。

市场研究公司IDC表示，人工智能的蓬勃发展给供应带来了巨大压力，内存芯片短缺已成为“前所未有的危机”。而且，人工智能的部署速度还在不断加快；大型科技公司预计到2026年将投入高达6500亿美元，比去年的纪录增长约80%。因此，即使芯片制造商提高产量，缓解芯片短缺的局面也至少需要一年以上的时间，甚至更久。

包括苹果公司、Alphabet公司和特斯拉公司在内的多家科技公司领导人已经开始谈论内存短缺对盈利能力乃至人工智能发展时间表的影响。谷歌DeepMind的德米斯·哈萨比斯称之为行业的“瓶颈”。在1月底的特斯拉财报电话会议上，首席执行官埃隆·马斯克甚至提出了自行生产内存芯片的想法。但生产人工智能应用尤其需要的芯片，其技术目前只有三家公司掌握。

为什么存储芯片如此重要？

内存芯片对现代计算至关重要。它们本身并不执行计算，而是存储数据并将其传输到中央处理器（CPU）——设备的“大脑”。这些芯片嵌入在智能手机、游戏机、汽车和家用电子产品中，并且越来越多地应用于人工智能数据中心。

如果没有它们，数字系统将陷入瘫痪。应用程序和计算机程序加载速度会很慢，视频会无限缓冲，Siri 或 Alexa 也不会有活泼的回应。

几十年来，计算机主要依赖两种类型的存储器。第一种是NAND（非与闪存的缩写），这是一种闪存，即使设备断电也能保留数据。它常用于固态硬盘（SSD）和U盘等产品的长期存储。

第二种是DRAM（动态随机存取存储器），它是计算机中最常见的运行内存。它临时存储CPU正在使用的数据。在个人电脑中，DRAM通常位于连接到主板的可移动模块上。

把内存芯片想象成购物中心的停车场。购物中心就像中央处理器，所有活动都在那里进行；而汽车就像数据包——它们必须停放在某个地方，直到需要时才被使用。

人工智能的兴起推动了一种新的DRAM芯片封装方式，称为高带宽内存（HBM）。它涉及将多个内存芯片（存储数据的单个硅片）垂直堆叠，并将它们放置在靠近处理器的位置，与传统内存相比，可显著提高数据传输速度。

HBM就像一个升级版的多层停车场。它有很多坡道，所以很多车可以同时进出——而且速度更快。

数千个贯穿堆叠结构的微小孔（硅通孔）允许数据在层之间直接、同时传输，因此速度更快。

用DDR5芯片传输1TB的数据可能需要10秒以上。——一种广泛应用的传统DRAM。使用单个HBM3，速度大约是普通DRAM的10倍。

这种速度对于人工智能系统至关重要，因为它们必须无瓶颈地传输海量数据。通过缩短传输时间，HBM 可以帮助模型更快地加载和处理数据，使其成为人工智能供应链中最受欢迎的组件之一。

是什么引发了内存芯片价格的紧缩？

随着人工智能模型规模越来越大、复杂度越来越高，服务器在设计时需要比以往配备更多的HBM内存。同时，它们也需要越来越多的传统DRAM和NAND闪存来处理训练数据并支持云工作负载。

自 2023 年以来，亚马逊公司、Alphabet 公司、微软公司和 Meta Platforms 公司等科技公司已累计投入数千亿美元用于扩建数据中心和计算能力，加剧了为人工智能应用建设规模更大的设施的竞争。

据彭博行业研究显示，到 2025 年，数据中心对 DRAM 的需求将占全球消费量的 50% 左右，较五年前的 32% 大幅增长。

预计这一份额还会进一步攀升。到2030年，人工智能服务器预计将占全球服务器消耗量的60%以上。

这一增长的部分原因是所谓人工智能代理的兴起——这些软件旨在持续运行，并在有限的人工监督下完成任务。

会有什么后果？

为了确保获得芯片供应，人工智能系统制造商愿意支付溢价并签署长期供应协议。作为回应，内存芯片制造商正将资金和新增产能转向生产利润更高的HBM芯片，而减少对主流设备中使用的传统DRAM芯片的投入。

智能手机、个人电脑、游戏机和其他设备的制造商如今正竞相争夺日益紧张的内存供应，即便是为了满足日常需求。由于人工智能客户享有优先权，许多制造商实际上已被排在了后面。

其结果是消费电子产品的制造成本急剧上升。

全球三大个人电脑制造商之一的惠普公司表示，内存成本目前约占笔记本电脑制造所需材料成本的 35%，而就在三个月前，这一比例还约为 15% 至 18%。

为了抵消成本上涨的影响，该公司正在提高电脑售价。同时，该公司也在调整部分产品配置，例如推出内存容量较低的型号，这可能会影响设备的性能和使用寿命。

戴尔从 12 月中旬开始提高服务器价格，并于 1 月份提高了 PC 的价格。

这种压力不仅限于个人电脑。Counterpoint Research 估计，内存价格上涨可能会在未来几个季度使智能手机制造所需材料的成本上涨 15% 甚至更多。

为了应对这一挑战，手机厂商也在部分机型中缩减内存，并重新考虑是否继续生产利润微薄的入门级设备。IDC预测，到2026年，全球智能手机市场将萎缩12.9%，这将是该行业有史以来最大的跌幅。

据全球最大的智能手机处理器供应商高通公司称，这种影响在中国可能尤为严重，因为在中国，低价智能手机市场的竞争最为激烈。

游戏机制造商也面临着类似的困境。包括索尼集团和任天堂在内的多家公司都警告称，零部件供应紧张和投入成本上升可能会影响其产品的价格，甚至可能导致未来产品上市时间推迟。

工厂难道不能提高芯片产量吗？

全球存储器市场由三家公司主导——韩国的三星电子和SK海力士，以及美国的Micron Technology Inc.——这种集中局面是由数十年来利润波动以及工厂建设和设备购置成本飙升造成的。

尽管这些公司竞相通过新建或升级制造和先进包装设施来扩大产能，但此类项目需要数年时间和数十亿美元才能产生显著的产量。

HBM芯片还面临着另一个挑战：大规模生产难度异常高。它们由多个比头发丝还细的存储芯片堆叠而成，精度极高。单个缺陷就可能影响整个堆叠结构，导致生产速度更慢，良率也低于传统DRAM。

某些版本的 HBM 还集成了小型逻辑芯片，以帮助管理和路由数据，这进一步增加了复杂性，并消耗了不成比例的制造能力。

那么，接下来会发生什么？

存储芯片行业长期以来一直难以使新增产能与需求波动相匹配。即使制造商扩大产能，他们仍然担心重蹈覆辙，再次经历以往那种繁荣与萧条的周期性波动，因为这种周期性波动曾导致利润锐减，并将实力较弱的企业推向破产。

就在2023年，美光和SK海力士由于高估了疫情期间需求的持续时间，导致整个行业产能过剩，损失了数十亿美元。尽管他们渴望抓住人工智能驱动的订单，但却不愿再次经历产能过剩及其带来的损失。因此，产能扩张可能会更加谨慎，至少比许多客户的预期要谨慎得多。

目前尚不清楚的是，该行业是否会再次走向熟悉的低迷期，或者人工智能是否代表着一种结构性转变，这将使存储器需求在未来多年保持高位，迫使芯片制造商致力于持续扩张。

目前，与数据中心建设相关的公司正在确保获得所需的内存，以维持其持续扩张。随着内存制造商受益于这一增长势头，它们的收入和利润也在不断攀升。

然而，对于消费电子公司而言，供应短缺可能意味着产品价格上涨、利润空间收窄以及产品升级速度放缓。