Deutsche Bank phân tích: AMAT trở thành nhà cung cấp thiết bị DRAM hàng đầu, nâng cấp bộ nhớ AI mở ra không gian đơn hàng mới.

律动BlockBeats

Đọc bài viết này mất 15 phút

Máy chủ AI đang đẩy quy trình đóng gói và bộ nhớ lên mức cường độ vốn cao hơn.

TL;DR
· AMAT đã trình bày lộ trình DRAM và đóng gói tiên tiến tại hội thảo chuyên sâu ngày 25/6, cho biết thị phần thiết bị DRAM của họ đã vươn lên vị trí số một toàn cầu.
· DRAM thế hệ tiếp theo, HBM và hybrid bonding yêu cầu nhiều bước lắng đọng, khắc, đo lường hơn; trong 19 bước của quy trình TSV, AMAT bao phủ 15 bước.
· Việc tiếp tục tăng thị phần vẫn phụ thuộc vào chi tiêu vốn của khách hàng, tỷ lệ tốt của 3D DRAM và nhịp độ sản xuất hàng loạt của đóng gói cấp độ tấm nền.

Applied Materials (AMAT) đã tập trung giới thiệu lộ trình thiết bị bộ nhớ và đóng gói trong kỷ nguyên AI tại hội thảo chuyên sâu về DRAM và đóng gói tiên tiến ngày 25/6. Deutsche Bank duy trì khuyến nghị mua, với lý do rằng máy chủ AI đang đẩy DRAM, HBM và đóng gói tiên tiến vào các quy trình sản xuất phức tạp hơn.

Đây không chỉ đơn thuần là việc ra mắt thiết bị mới. Đối với nhà đầu tư, điểm mấu chốt nằm ở chỗ nút thắt của máy chủ AI không chỉ nằm ở bản thân GPU, mà bộ nhớ băng thông cao, xếp chồng DRAM, kết nối chip và chất nền đóng gói hoạt động xung quanh GPU cũng đang trở nên khó sản xuất hơn. Quy trình càng phức tạp, nhà cung cấp thiết bị càng có thể tham gia nhiều bước hơn, và chi tiêu vốn càng có xu hướng chuyển từ "mua thêm công suất wafer" sang "mua thiết bị kỹ thuật vật liệu phức tạp hơn".

Con số trực tiếp nhất mà AMAT đưa ra là: thị phần DRAM của họ đã tăng từ dưới 15% vào năm 2013 lên vị trí số một toàn cầu hiện tại. Công ty đang cố gắng chứng minh rằng nâng cấp bộ nhớ AI không phải là nhu cầu một lần, mà là một sự thay đổi mang tính hệ thống từ transistor DRAM, kết nối, bonding, đóng gói đến đo lường và kiểm tra.

Máy chủ AI không chỉ mua GPU, sản xuất bộ nhớ cũng đang trở nên khó khăn

Trong hai năm qua, sự chú ý của thị trường đối với phần cứng AI chủ yếu tập trung vào GPU và quy trình tiên tiến. Nhưng khi thực sự bước vào triển khai cụm quy mô lớn, băng thông bộ nhớ, mức tiêu thụ điện năng và mật độ đóng gói bắt đầu trở thành những yếu tố then chốt hạn chế hiệu suất tổng thể của máy.

HBM là một ví dụ điển hình. Nó tăng băng thông bằng cách xếp chồng nhiều lớp DRAM, nhưng càng xếp chồng cao, wafer càng mỏng, và độ khó trong sản xuất như cong vênh, lấp đầy lỗ rỗng, căn chỉnh và phát hiện khuyết tật đều tăng lên. Đối với nhà cung cấp thiết bị, điều này có nghĩa là nhiều bước lắng đọng, khắc, làm sạch, đánh bóng, bonding và đo lường hơn sẽ gia nhập thị trường có thể phục vụ.

Lần này AMAT nhấn mạnh không phải là thiết bị đơn lẻ, mà là phạm vi bao phủ. Trong quy trình TSV của đóng gói HBM, 15 trong số 19 bước kỹ thuật vật liệu có thể được bao phủ bởi sản phẩm của họ. TSV là quy trình then chốt để khoan các lỗ xuyên thẳng đứng qua tấm silicon, sau đó lấp đầy kim loại nhằm đạt được kết nối đa lớp, và cũng là khâu cốt lõi khi xếp chồng HBM lên số lớp cao hơn.

Trong các thiết bị mới, Avila 2 CVD giải quyết vấn đề cong vênh của tấm wafer HBM DRAM mỏng hơn; Nokota VMax 2 dùng để lấp đầy không có lỗ hổng cho TSV kích thước nhỏ hơn; OPTA Quad CMP đưa quá trình đánh bóng cơ học hóa học trong đóng gói tiên tiến vào kiểm soát thời gian thực. Những sản phẩm này cùng hướng đến một điều: nâng cấp bộ nhớ AI không chỉ mang đến sự bùng nổ của một thiết bị duy nhất, mà là nhiều bước quy trình cùng lúc trở nên khó khăn hơn.

Năm thách thức quy trình của DRAM

AMAT tổng kết những thay đổi của DRAM thế hệ tiếp theo thành năm hướng chính: tạo hình EUV, transistor và dây dẫn tiên tiến, mảng liên kết CMOS, DRAM transistor dọc 4F², và DRAM 3D.

Đằng sau những thuật ngữ này là các vấn đề thực tế mà DRAM phải đối mặt khi tiếp tục thu nhỏ và cải thiện hiệu suất. Cấu trúc phẳng truyền thống ngày càng khó đáp ứng đồng thời các yêu cầu về mật độ, mức tiêu thụ điện năng và chi phí, các nhà sản xuất bộ nhớ cần đưa vào các kỹ thuật tạo hình phức tạp hơn, kết nối tinh vi hơn, cấu trúc tỷ lệ khung hình cao hơn, và phương pháp xếp chồng cũng như liên kết gần giống với chip logic hơn.

Tạo hình EUV sẽ làm tăng yêu cầu về khắc chính xác cao; FinFET, kết nối đồng và quy trình epitaxy sẽ khiến transistor và dây dẫn phụ thuộc nhiều hơn vào kỹ thuật vật liệu; mảng liên kết CMOS tách biệt sản xuất mảng và logic ngoại vi rồi liên kết lại; transistor dọc 4F² và DRAM 3D tiếp tục đẩy thách thức về các kênh silicon tỷ lệ khung hình cao, khắc dây dẫn và đo lường chùm tia điện tử.

Đây cũng là lý do AMAT nhấn mạnh sự thay đổi thị phần DRAM của mình. Năm 2013, thị phần của công ty trong thiết bị DRAM dưới 15%, nay tuyên bố đã đứng đầu toàn cầu. Nếu DRAM chuyển từ thu nhỏ hai chiều sang nhiều cấu trúc ba chiều và cấu trúc liên kết hơn, phạm vi bao phủ trước đây trong lắng đọng, khắc, epitaxy và đo lường có thể tiếp tục được mở rộng.

Tuy nhiên, không thể hiểu đơn giản rằng "nâng cấp công nghệ DRAM đồng nghĩa với thị phần AMAT chắc chắn tăng". Nhịp độ áp dụng cấu trúc mới của các nhà sản xuất bộ nhớ, tốc độ tăng năng suất, hạn chế chi tiêu vốn trên mỗi đơn vị, và phản ứng của đối thủ cạnh tranh trong các lĩnh vực khắc, lắng đọng và đo lường, đều sẽ quyết định đơn đặt hàng thực tế.

Đóng gói từ lớp trung gian silicon sang tấm nền lớn, liên kết lai được đưa lên hàng đầu

Ngoài bản thân DRAM, đóng gói tiên tiến là một chủ đề chính khác của AMAT lần này.

Giữa bộ tăng tốc AI và HBM cần kết nối mật độ cao hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn, giải pháp lớp trung gian silicon truyền thống chịu áp lực về diện tích và chi phí. Hướng đi mà AMAT đề xuất là tấm nền cấp bảng kích thước lớn hơn, từ 310×310mm, 510×515mm, tiến xa hơn đến 600×600mm.

Tấm nền càng lớn, lợi ích tiềm năng là diện tích xử lý mỗi lần tăng lên, chi phí đóng gói giảm xuống, nhưng độ khó chế tạo cũng tăng rõ rệt. Việc lắng đọng, khắc, mạ điện, làm phẳng và kiểm soát khuyết tật trên tấm nền kích thước lớn đều khó duy trì tính đồng nhất hơn. AMAT đã triển khai quang khắc kỹ thuật số, PVD/CVD/khắc tấm nền, và bổ sung năng lực mạ điện đồng diện tích lớn thông qua thương vụ mua lại NEXX.

Được chú ý nhiều hơn là hệ thống lai ghép Kinex. Nó tích hợp hoạt hóa bề mặt plasma, làm sạch, liên kết và đo lường, được AMAT gọi là hệ thống lai ghép từ die sang wafer tích hợp đầu tiên trong ngành. Giá trị của lai ghép hỗn hợp nằm ở việc làm cho các kết nối giữa các chip dày đặc hơn, ngắn hơn và tiết kiệm điện hơn, phù hợp với lộ trình đóng gói kết hợp chặt chẽ hơn giữa bộ nhớ băng thông cao và chip logic trong tương lai.

Xoay quanh kiểm soát quy trình, AMAT còn ra mắt VeritySEM 7AP và SEMVision G7AP, lần lượt dùng để đo kích thước quan trọng của pad lai ghép, TSV, micro-bump, cũng như phân loại và kiểm tra lại khuyết tật. Đóng gói tiên tiến đã chuyển từ "đóng gói chip" thành "quy trình có độ chính xác cao tương tự chế tạo tiền đạo", tầm quan trọng của đo lường và phát hiện khuyết tật theo đó tăng lên.

Có nên mua hay không, vẫn phải xem CAPEX và tỷ lệ năng suất của khách hàng

Đánh giá tích cực của Deutsche Bank dựa trên một tiền đề: nhu cầu về hiệu suất trên mỗi watt của AI sẽ tiếp tục đẩy cao cường độ vốn cho bộ nhớ và đóng gói, và danh mục của AMAT về lắng đọng, khắc, CMP, liên kết và đo lường là đủ hoàn chỉnh.

Điều này giải thích tại sao thị trường sẵn sàng chú ý lại đến các nhà sản xuất thiết bị bán dẫn như AMAT. Nếu đầu tư AI chỉ dừng lại ở việc mua GPU, chuỗi lợi ích tương đối tập trung; nhưng nếu HBM, DRAM và đóng gói tiên tiến đều cần quy trình và thiết bị mới, các nhà sản xuất thiết bị có thể tham gia vào nhiều khâu hơn, mở rộng rõ rệt.

Tuy nhiên, rủi ro cũng rõ ràng không kém. Thứ nhất, chi tiêu vốn của khách hàng bộ nhớ có tính chu kỳ, nhu cầu AI mạnh không đồng nghĩa với việc các nhà sản xuất DRAM sẽ mở rộng sản xuất vô hạn. Thứ hai, 3D DRAM, bóng bán dẫn dọc 4F² và lai ghép hỗn hợp đều cần xác minh tỷ lệ năng suất, lộ trình phòng thí nghiệm không đồng nghĩa với sản xuất hàng loạt quy mô lớn. Thứ ba, mặc dù đóng gói cấp tấm nền có sức hút về chi phí, nhưng tính đồng nhất và kiểm soát khuyết tật trên tấm nền kích thước lớn vẫn là bài toán khó của ngành.

AMAT đã tự chuyển mình từ "kẻ theo đuổi thị phần thiết bị DRAM" thành "nền tảng thiết bị cốt lõi cho nâng cấp bộ nhớ AI". Điều thực sự có thể hỗ trợ câu chuyện này tiếp theo không phải là số lượng tên sản phẩm, mà là khách hàng đưa bao nhiêu quy trình mới vào dây chuyền sản xuất hàng loạt, và liệu các quy trình này có thực sự mang lại nhiều đơn hàng bền vững hơn hay không.