[半导体综述系列] 探究现代科技依赖半导体的原因及SK海力士发挥的关键作用

 

作为驱动关键技术的核心，半导体与全球各个行业紧密连结，是AI时代不可或缺的组成部分，对日常生活至关重要。半导体综述系列第五篇文章将深入探讨半导体在塑造现代社会中的举足轻重的地位。本文还将阐释SK海力士为何在AI时代调整其战略，并揭示半导体行业对全球经济产生的深远影响。

世界为何需要半导体存储器？

半导体存储器对现代科技至关重要，它可以在各种设备上实现高效的数据存储和处理。为了更直观地认识半导体存储器的重要性，不妨设想一下，如果缺少了半导体存储器，人们的生活将受到哪些影响？

一个没有半导体存储器的世界，就如同时光倒流一般

 

工作

如果没有半导体存储器，员工们将会发现，曾经一天就能轻松完成的任务，现在却需要数周甚至数月才能完成；计算机的运行将变得异常缓慢且效率低下；打开和保存文件的过程将变得非常繁琐，同时可用存储容量也会大幅减少；多任务处理将变得低效，例如在Word文档和浏览器网页之间切换时，将明显感受到延迟带来的困扰。

诸如视频会议、云端软件及通讯工具等关键商务应用，将面临不可靠且成本高昂的双重困境，这不仅会严重阻碍团队协作，更是会给远程工作者带来巨大阻碍。

数字娱乐

当可选择的娱乐方式严重受限时，人们可能会难以充实夜晚和周末的时光。如果没有半导体存储器，网络设备就无法进行数据管理和路由，在线活动将变得耗时，甚至几乎无法实现。此外，社交媒体也将因为无法即时分享照片和视频而黯然失色。缺失了快速、可扩展的存储解决方案，流媒体、游戏和云端服务也将无法使用。智能手机之所以能拥有如今丰富多彩的功能、小巧的机身和持久的电池寿命，都离不开高性能及高效的存储器，否则它们也将不复存在。

银行及金融

在一个缺乏半导体存储器的世界中，金融交易将呈现截然不同的面貌。由于无法在应用程序内进行交易，人们不得不频繁地前往银行， 这不仅会对个人财务管理产生深远影响，也将波及更广泛的经济领域。

为什么半导体存储器对AI时代至关重要？

在AI时代，半导体存储器对AI应用的顺畅运行十分重要。目前AI系统在执行图像生成、问题解决等高级任务时，需要强大的数据处理能力。此外，由于这些AI工具需要不断增长的数据量以实现持续升级，因此对管理巨大数据量的需求也日益紧迫，而这正是半导体存储器施展其独特价值的重要领域。

半导体存储器具有多项关键性能，有助于AI的顺畅运行

 

高性能存储器对数据的存储、检索和处理至关重要，使技术能够跟上数据生成的迅猛速度。接下来，将深入探讨为何半导体存储器在AI时代如此重要。

• 快速处理数据：AI系统必须快速处理大量数据，以做出实时决策。半导体存储器通过实现快速数据访问和存储，为这一过程提供支持。
• 支持AI训练：AI应用程序通过在大型数据集上进行训练来提高性能。高容量和高带宽的存储器产品可以储存和管理这些数据集。此外，存储解决方案的快速读写能力可以加速AI训练，使AI系统更加高效。
• 能源效率：AI应用通常是资源密集型应用。采用半导体存储器，可以有效降低能耗，从而提升其可持续性。例如，像智能传感器和移动AI处理器这样的边缘设备(Edge Devices)¹，正是依赖于节能型半导体存储器来执行实时图像识别等任务，同时节省电池寿命。

随着AI的不断发展及与各项技术的融合，半导体存储器仍是释放其全部潜力的关键所在。

为什么HBM是AI的必备产品？

采用堆叠型动态随机存取存储器（DRAM, Dynamic Random-Access Memory）²芯片的高带宽存储器（HBM，High Bandwidth Memory）是一种超高速存储技术，在AI时代已成为不可或缺的一部分。HBM将高性能与低功耗相结合，能够高效应对AI系统日益增长的需求。

HBM集高性能与低功耗于一身，是AI领域内不可或缺的存储器产品。

 

为了展示HBM在AI领域相较于其他DRAM产品的独特优势，不妨将其比作成一个升级版的地铁系统，该系统可以减少乘客在车站的等待时间。传统DRAM芯片的数据路径如同地铁站的入口和出口，由于受限于传输路径，在以数据为中心的AI时代极易出现瓶颈。

而HBM则拥有更多垂直运行的数据路径，可支持数据的顺畅和快速传输，就像乘客可以自由通过拥有众多入口和出口的地铁站一样。HBM在最小化延迟（或延时性）方面的能力，对于需要实时访问数据以执行深度学习等任务的AI系统来说至关重要。

如上所述，AI系统需要处理海量数据集和复杂计算。HBM通过实现快速且高效的数据处理，为达成这些任务提供支持，使其成为AI训练的理想解决方案。例如，SK海力士全球最佳性能的12层HBM3E提供了业界领先的数据处理速度，每秒高达1.18TB（太字节）。

此外，HBM凭借其卓越的高带宽特性，针对支持AI系统中的并行处理进行了优化。同时，它能够在保持低功耗的同时提供卓越性能，使AI系统高效运作，这一点在数据中心和边缘计算设备中尤为显著。

为什么SK海力士需要扩大半导体产能？

如今，手机能够快速识别人脸，自动驾驶汽车可以驰骋于高速公路，智能冰箱则具备订购食物的功能。这些进步在很大程度上归功于AI、5G以及物联网（IoT）设备等技术，而这些技术的发展均离不开高性能存储器产品的支持。此外，上述及其他先进技术的迅速演进也进一步推动了对存储器需求的增长。

AI用户数量预计将快速增长，推动半导体存储器需求激增

 

就AI市场而言，AI用户数量预计将从2023年的近2.55亿增至2030年³的约7.3亿。为应对不断变化的技术环境和随之而来的存储器需求增长，SK海力士正在提高产能。目前，SK海力士在韩国运营着4家生产工厂，并计划在未来再建2家韩国国内工厂，具体包括：

• 龙仁半导体集群，将促进公司面向AI的存储器的生产
• 清州的制造厂，将生产包括HBM在内的下一代DRAM产品

尽管建造新的生产工厂以提高产量看似简单直接，但实际上还需要综合考虑其他方面的因素。因为通过量产来商业化创新成果，往往会遇到一系列复杂的挑战。

SK海力士在这一领域展现出卓越的专业能力，因为公司在将创新从研发阶段顺利过渡到量产阶段方面，积累了深厚的历史底蕴和丰富的实战经验，尤其是在DRAM和NAND闪存⁴方面。例如最近的一个成功案例，2024年3月，公司通过与客户密切合作，改进了产品设计，成功实现了8层HBM3E的量产。

为什么半导体行业对全球经济有如此大的影响？

半导体市场价值超过许多国家的GDP

 

半导体是众多电子设备的重要组成部分，推动着技术的飞速进步，使该行业成为全球经济的重要基石。2023年，半导体市场价值约为6110亿美元，超过新加坡的GDP。然而，只有了解一些半导体芯片所推助的行业，才能充分理解半导体行业对全球经济的影响程度。

半导体在价值约为9,500亿美元的消费电子产品市场中扮演着至关重要的角色。此外，全球智能手机用户数量已突破69亿，这一事实更彰显了该市场的庞大规模与无限潜力。

电信行业，包括预计规模高达万亿美元的5G市场，以及汽车及医疗领域，均对半导体技术有着不可或缺的依赖。如前文所述，半导体作为AI、5G和IoT等先进技术的关键要素，进一步凸显了其在众多高价值技术市场中的普遍重要性。

半导体行业是一个价值数十亿美元的庞大产业，不仅创造了巨额的直接收入，还以多种形式为经济发展做出了重要贡献。尤其值得注意的是，该行业在全球范围内雇佣了大量人才，涵盖研发、供应链管理和制造等多个领域。预计到2030年，该行业将需要300万名专业员工，这一预测突显了该行业对全球就业市场的深远影响。

深入探索半导体制造领域，不难发现，其生产主要集中在东亚地区，尤其是中国台湾和韩国。多年来，生产的放缓已导致全球芯片短缺，这一迹象深刻体现了该行业在全球诸多产业中的战略重要性。

展望未来，随着半导体行业自身的蓬勃发展，以及其他依赖芯片的行业的不断扩张，半导体行业对全球经济的深远影响将愈加显著。

¹边缘(Edge): 是网络的边缘，在该网络中可以在设备或传感器上本地生成和处理数据，而不需要传输至集中的数据中心。
²动态随机存取存储器(DRAM, Dynamic Random Access Memory)：一种在设备通电时短暂存储数据的短期计算机存储器，当电源断开时存储的信息会丢失。
³“生成式人工智能（AI）”报告（2024年），Statista
⁴NAND 闪存：一种即使断电也能保存数据的长期存储技术，常用于USB驱动器和内存卡中。

 

经过对半导体产地和应用领域的深入探索，本系列下篇文章将详细阐述这些精密设备在当今世界占据至关重要地位的 “原因”。

 

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