DeepSeek帶動國產半導體產業鏈需求爆發
2025 年初,國內 AI 企業 DeepSeek 發布新一代通用大語言模型,其技術突破不僅在于算法層面的創新,更引發了全球半導體產業鏈格局的深刻變動。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/202503/467516.htm基于國產算力芯片構建的 AI 系統,正在打破英偉達等國際巨頭的技術壟斷,推動國產半導體產業鏈進入高速發展的戰略機遇期。
DeepSeek 拉動國產 AI 芯片需求
在人工智能領域,人們對訓練模型的固有印象就是對算力的需求極大。因此,長期以來,諸如英偉達 H100 GPU 等高算力芯片幾乎成為行業標配,使得國內芯片廠商難以施展拳腳,也制約了我國人工智能的發展。特別是在大模型訓練領域,國內科研機構和企業往往面臨"無芯可用"的困境。而 DeepSeek 的出現打破了這一困境,使尖端 GPU 不再是大模型訓練的唯一解法,讓越來越多的的國內半導體廠商有機會與全球領先的 AI 模型適配。
今年一月份,美國政府宣布推出美國制造 AI 芯片管理新規,旨在對美國制造的 AI GPU(圖形處理器,主要用于 AI 大模型的訓練及推理)芯片實施嚴格的全球出口限制。其中,中國、俄羅斯、伊朗等被美國實施武器禁運的國家及地區將受到最嚴格的限制,幾乎全面禁止進口美國廠商生產的 AI GPU 芯片。
而在更嚴格的 AI 芯片禁令下,國內算力中心采購英偉達芯片的難度再次提升,國產芯片已成為重要選擇。與此同時,目前多家國產芯片廠商已經或正在適配 DeepSeek。
算力芯片廠商方面,華為昇騰、沐曦、天數智芯、摩爾線程、海光信息、壁仞科技、燧原科技、昆侖芯等廠商,相繼宣布適配或上架 DeepSeek 模型服務,讓國內芯片能夠在實際應用中發揮作用,展示自身的性能和潛力。
DeepSeek 本身在大模型訓練和推理時,仍然離不開高性能存儲。從長期來看,AI 應用對數據存儲容量和速率都有著更高要求。
存儲廠商方面,多家廠商也推出相關解決方案。比如,同有科技作為存儲器供應商,為 DeepSeek 提供 SSD、HDD、HBM 等存儲設備,并共同開發定制化存儲解決方案;EasyStack 新一代云存儲 MetaStor 全面適配 DeepSeek 私有化部署需求,通過高性能、低時延特性支撐大模型訓練與推理場景;德明利積極布局,成功研發了適用于 AI 設備的大容量、高性能存儲解決方案;江波龍針對 AI 加速落地情況正積極推進大容量、高性能存儲產品的研發迭代。
除了算力和存力外,AI 的另一個關鍵就是高帶寬的數據傳輸。集邦咨詢表示,DeepSeek 模型雖降低 AI 訓練成本,但 AI 模型的低成本化可望擴大應用場景,進而增加全球數據中心建置量。光收發模塊作為數據中心互連的關鍵組件,將受惠于高速數據傳輸的需求。未來 AI 服務器之間的數據傳輸,都需要大量的高速光收發模塊,這些模塊負責將電信號轉換為光信號并通過光纖傳輸,再將接收到的光信號轉換回電信號。銀河證券表示,更強訓練模型的未來需求將帶動光模塊及 AIDC 產業鏈快速發展,在全球經濟形勢復雜化趨勢下,核心器件光芯片等方向自主進程或進一步加速。
集邦咨詢認為,2023 年 400Gbps 以上的光收發模塊全球出貨量為 640 萬個,2024 年約 2,040 萬個,預估至 2025 年將超過 3,190 萬個,年增長率達 56.5%。
國產 AI 芯片需求晶圓制造供應鏈受益
去年,美國正式要求臺積電停止向中國大陸供應用于人工智能的芯片。美國商務部信中提到的限制涉及向中國供應先進的 7 納米芯片和更先進的 GPU 及 AI 加速器。而在今年年初,臺積電(TSMC)限制 14/16nm 向中國大陸發貨。臺積電已從 1 月 31 日起,正式實施新規,要求 16nm 以下芯片的封裝必須由美國批準的 OSAT 企業完成,否則將暫停出貨。不僅如此,就連 AMD、英特爾和英偉達等公司向中國銷售主流 GPU(圖形處理器)時,將需要申請出口許可證。
由于美國 AI 禁令逐漸收緊,國產 AI 芯片甚至只能本土化設計、制造和封裝。
DeepSeek 在受限的 H800 芯片上實現高性能模型訓練,證明先進制程并非 AI 發展的唯一路徑。同時,在 DeepSeek 驅動下,AI 發展重心或將從訓練轉往推理,預估將逐步推升 AI 推理服務器占比至接近 50%。過去訓練卡基本為英偉達獨供,對應所需要的 3D 堆疊等先進工藝都由臺積電進行代工。而推理卡不一定需要 3-5nm 的先進工藝,在國產 12nm 工藝平臺上也有很強性價比。
這也使得國產晶圓代工廠受益。中芯國際聯席 CEO 趙海軍在 2024 年第四季度業績說明會上表示:「下游主要產業向國內產業鏈轉移切換的速度較快,2024 年為了滿足市場和客戶的需求,公司做了充分準備,加速了產能擴充的節奏,進一步提升了平臺的完備性。國內客戶的新產品快速驗證并上量,使得公司在 2024 年 4 個季度收入節節攀升,全年增長超過年初預期。」
推理卡以華為昇騰 310 為例,一個約 300 平方毫米,一片 12 寸晶圓面積約 7 萬平方毫米,則 1 片 12 寸的晶圓可產出約 215 個推理卡,再考慮 70% 的良率,實際產出約 150 個推理卡,按照目前靜態來看,我國推理卡市場需求約 200 億、單個推理卡 2 萬塊,則 100 萬個推理卡需要 6600+片 12 寸晶圓。訓練卡以華為昇騰 910B 為例,一個約 1000 平方毫米,一片 12 寸晶圓面積約 7 萬平方毫米,則 1 片 12 寸的晶圓可產出約 58 個訓練卡,再考慮 30% 的良率,實際產出約 17 個訓練卡,按照目前靜態來看,100 億資本投入對應約 5000 臺 GPU 服務器、4 萬個訓練卡,則 4 萬個訓練卡需要 2300+片 12 寸晶圓。
國產廠商目前已經開始布局擴產。中芯國際位于北京的晶圓廠項目——中芯京城二期,建設進展迎來重要節點。掛牌文件顯示,擬建項目總投資不低于 500 億元,項目固定資產投資不低于 400 億元,達產年產值不低于 60 億元。而中芯國際最新財報顯示,其 12 英寸晶圓產能擴張推動 ASP 提升,疊加消費電子與 AI 需求復蘇,帶動業績增長超預期。
AI 不僅需要先進制程芯片,也需要所有配套芯片和應用芯片產品來支持搭建整個硬件架構。
華虹公司高管表示「Very Exciting」(非常興奮),并預計人工智能領域的快速發展將推動整個半導體市場。盡管公司沒有直接用于制造先進人工智能芯片的先進制程,但確實看到數據中心、電源管理等 AI 相關產品需求強勁,預計公司有望間接受益于人工智能的發展。
國產大模型 DeepSeek 通過技術迭代與終端應用合作的深化,進一步推動算力需求向半導體制造環節傳導。雖然 2024 年鏖戰在價格戰中的中芯國際歸母凈利潤同比下滑 45.4%,依舊困在「增收不增利」漩渦,但是 Deepseek 等 AI 產品的崛起,算力需求的持續攀升,也為長坡厚雪的半導體行業進一步向前提供了源源推力。
國產先進封裝需求或將爆發
隨著 AI 芯片需求的增加,先進封裝技術在提高芯片性能方面發揮著關鍵作用。這些技術不僅提升了芯片的傳輸和運算速度,還實現了芯片整體性能的提升,使得芯片能夠實現高密度集成、體積微型化以及成本降低。
由于中國在封測環節具備較強全球競爭力,在國內 AI 芯片推動下,先進封裝有望率先起量,并為國產前后道設備在高端產線商業化提供良好契機。
例如,在 AI 芯片中使用的 HBM 芯片,供不應求的核心在良率問題。目前 HBM 存儲芯片的整體良率在 50%-65%,HBM 良率的高低主要受到其堆疊架構復雜性的影響,涉及到多層次的內存結構和作為各層連接之用的直通 TSV 技術。工藝上簡單說就是不僅需要架構上的堆疊,還需要加壓,并且保持整體狀態處于平衡。因此存儲大廠紛紛加碼 HBM 先進封裝,提升 HBM 良率并降低功耗。目前,華天科技已完成基于 TVS 技術的 3D DRAM 封裝技術開發。
眾多企業紛紛加大投入,一系列先進封裝項目如雨后春筍般涌現,為行業發展注入了強大動力。其中長電科技投資 100 億元的微電子晶圓級微系統集成高端制造項目(一期)完成規劃核實,即將竣工投產;華天科技不僅 30 億元的盤古半導體先進封測項目完成主體結構封頂,還計劃投資 50 億元繼續在南京布局新的先進封裝項目;鄭州新密市半導體先進制造業產業園總投資約 150 億元,目前前期工作順利推進……
先進封裝設備是產業發展的基石,長期以來,國內在這一領域面臨著國外技術封鎖的挑戰。可喜的是在 2024 年,國產設備廠商憑借不懈的努力和創新,在多個關鍵設備領域實現了重大突破,在先進封裝設備領域多個關鍵設備類型上也取得重要進展。
在刻蝕設備方面,中微半導體的深硅等離子刻蝕機在硅通孔刻蝕研發及量產中表現出色,為先進封裝提供了精準的刻蝕工藝;北方微電子的 DSE200 系列刻蝕機能夠實現高達 50:1 的硅高深寬比刻蝕,且側壁形貌控制和刻蝕選擇比優良,滿足了先進封裝高精度刻蝕需求。
鍍膜設備領域,微導納米的 iTomic? HiK 系列原子層沉積鍍膜系統,為客戶制程高介電常數(High - k)柵氧層、MIM 電容器絕緣層、TSV 介質層等薄膜工藝提供了有力支持。
晶圓減薄設備上,晶盛機電自主研發的 wgp12t 減薄拋光設備成功實現穩定加工 12 英寸 30μm 超薄晶圓,有效攻克了超薄晶圓加工難題,提升了我國在該領域的國際競爭力。
直寫光刻領域,目前芯碁微裝設備已實現低至 2um 的線寬距,涉及工藝包括垂直布線 TSV、水平布線 Bumping 的 RDL 環節等,以靈活的數字掩模和高良品率滿足了先進封裝客戶的要求,目前已有多臺設備交付客戶端,產品的穩定性和功能已經得到驗證。
由于目前國產設備已經能逐漸滿足相關需求。再疊加設備進口收緊,國產先進封裝及相關設備有望爆發。
從近兩年我國先進封裝市場發展情況看,國內領先企業在先進封裝領域取得了較大突破,先進封裝的產業化能力基本形成,本土先進封測四大廠商長電科技、通富微電、華天科技、晶方科技通過自主研發和兼并收購,在先進封裝技術上不斷進步。目前,市場上主流的先進封裝技術如 2.5D、3D 和先進 SiP(系統級封裝)在國內均有布局和應用,其中 3D 封裝由于其強大的性能優勢,在高速計算、人工智能等領域的應用逐漸廣泛。
未來我國先進封裝市場將更加注重產業鏈的協同創新,包括芯片設計、制造、材料供應商、測試儀器等環節之間的合作,共同推動技術進步和產業升級。值得注意的是,當下半導體產業生態變化,先進封裝與晶圓代工聯系日益密切,封裝廠可能會與晶圓制造廠進行更加密切的技術合作,或是以技術授權等方式,搭配封測廠龐大的產能基礎進行接單量產,共同擴大市場。
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