Samsung Electronics đang tăng tốc tại thị trường bộ nhớ băng thông cao thế hệ mới, với trọng tâm là tự chủ base die cho HBM4. Trong bối cảnh base die ở thế hệ HBM4 gần như buộc phải chuyển sang quy trình foundry, mô hình turnkey kết hợp thiết kế, sản xuất và đóng gói của Samsung được xem là khác biệt lớn so với các đối thủ. Giới phân tích cho rằng cục diện cạnh tranh vốn nghiêng về mô hình thuê ngoài ở giai đoạn HBM3E có thể thay đổi khi thị trường bước sang HBM4.

Tháng 3, Samsung Electronics đã ký biên bản ghi nhớ với AMD để cung cấp HBM4 với vai trò nhà cung cấp chính cho dòng bộ tăng tốc AI Instinct MI455X thế hệ mới. Hai bên đồng thời thống nhất thúc đẩy đồng phát triển DDR5 cho CPU EPYC thế hệ thứ sáu, tên mã Venice, và tìm kiếm cơ hội hợp tác trong mảng foundry.

Lễ ký kết diễn ra tại khuôn viên Pyeongtaek của Samsung, với sự tham dự trực tiếp của CEO AMD Lisa Su, người đã tới Hàn Quốc để gặp Jeon Young-hyun, lãnh đạo bộ phận DS của Samsung Electronics. Samsung cho biết công ty sở hữu năng lực cung ứng trọn gói hiếm có trong mảng HBM4, từ foundry đến đóng gói tiên tiến.

Khả năng Samsung trở thành nhà cung cấp HBM4 cho nền tảng tăng tốc AI thế hệ tiếp theo Vera Rubin của Nvidia cũng được đánh giá là đang rộng mở hơn. Ngày 8/6, Jeon Young-hyun đã gặp CEO Nvidia Jensen Huang để thảo luận về khả năng mở rộng hợp tác sang HBM4E, HBM5 và foundry.

Ở giai đoạn HBM3E, Samsung bị SK hynix bỏ lại về thị phần khi mô hình hợp tác thuê ngoài phát huy hiệu quả. Tuy nhiên, với HBM4, hãng đang tìm cách xoay chuyển thế cờ. Samsung hiện tăng tốc bám đuổi khi đã gửi mẫu HBM4E thế hệ thứ bảy cho Nvidia, sản phẩm được công ty công bố là đầu tiên trên thế giới. Jeon Young-hyun cũng khẳng định: “Chúng tôi sẽ nỗ lực hết sức và chứng minh bằng kết quả trong thời gian tới”, thể hiện sự tự tin vào cuộc đua HBM.

Lợi thế mà Samsung đang đặt cược nằm ở sự thay đổi của quy trình base die. Từ HBM4, việc áp dụng quy trình foundry cho base die được xem là xu hướng gần như bắt buộc, thay cho quy trình DRAM truyền thống. Trong khi nhiều đối thủ toàn cầu vẫn sử dụng quy trình DRAM cho base die hoặc phải gia công bên ngoài tại TSMC, Samsung đã hoàn tất tự chủ base die bằng quy trình FinFET 4nm của bộ phận foundry.

Theo TechInsights, base die hiện chiếm khoảng 15% chi phí trong cấu trúc giá thành HBM4. HBM4 của Samsung đạt băng thông hơn 3,3 TB/s trên mỗi cube, tăng mạnh so với thế hệ trước, trong khi tốc độ truyền dữ liệu cũng được nâng lên khoảng 13,0 Gb/s cho mỗi chân kết nối.

Giới phân tích cho rằng giá trị của chiến lược tự chủ này sẽ càng rõ hơn ở các thế hệ tiếp theo. Mirae Asset Securities nhận định khi thị trường chuyển lên HBM4E và HBM5, tầm quan trọng của nguồn cung base die sẽ tiếp tục gia tăng. Theo đó, năng lực tự chủ chuỗi giá trị từ thiết kế, foundry đến đóng gói là lợi thế khác biệt của Samsung. Mô hình kinh doanh đồng thời sở hữu mảng bộ nhớ và foundry đang dần trở thành một trục cạnh tranh mới trong cuộc đua HBM.

Không chỉ phát huy trong mảng bộ nhớ, năng lực turnkey của Samsung cũng được ghi nhận ở các lĩnh vực khác. Theo giới trong ngành, từ cuối năm ngoái, bộ phận foundry của Samsung đã phát triển chip cấy ghép não thế hệ thứ tư cho Neuralink, công ty do Elon Musk dẫn dắt, trên nền quy trình 4nm. Khả năng cung cấp dịch vụ one-stop từ thiết kế bán dẫn, foundry đến đóng gói tiên tiến được xem là yếu tố giúp Samsung giành được đơn hàng này.

Trong bối cảnh làn sóng AI khiến đơn hàng từ các tập đoàn công nghệ lớn đổ dồn về TSMC, kéo theo tình trạng thắt chặt công suất foundry, nhu cầu tìm kiếm chuỗi cung ứng thứ hai cũng đang mở ra cơ hội cho Samsung.

Dù vậy, quá trình chuyển sang HBM4 không hề dễ dàng. Một trong những rào cản lớn là hiện tượng wafer warpage bất thường xuất hiện ở cả base die lẫn core die, làm ảnh hưởng đến tỷ lệ thu hồi. Để đạt băng thông và dung lượng cao hơn, số lớp xếp chồng phải tăng lên, buộc từng die DRAM phải mỏng hơn. Đồng thời, số lượng I/O tăng cũng khiến mật độ kết nối dày hơn, làm gia tăng các yếu tố gây ứng suất.

Hanwha Investment & Securities cho biết tỷ lệ thu hồi HBM4 hiện nay của ba hãng bộ nhớ đều thấp hơn đáng kể so với HBM3E, và đây không phải vấn đề riêng của bất kỳ doanh nghiệp nào.

Một biến số khác là xu hướng đa dạng hóa cấu hình. AMD MI400 ban đầu được dự kiến sử dụng HBM4 12 tầng, nhưng hiện được xác định sẽ có cả phiên bản 8 tầng và 12 tầng. Trong khi đó, Nvidia Rubin Ultra từng được kỳ vọng dùng HBM4E 16 tầng, song nhiều khả năng sẽ chủ yếu áp dụng cấu hình 12 tầng. Số tầng có thể thay đổi tùy theo khả năng bảo đảm nguồn cung, làm gia tăng rủi ro thiếu bộ nhớ và tác động ngược trở lại tới thông số của toàn bộ hệ thống.

Cuối cùng, để lợi thế cấu trúc từ việc tự chủ base die chuyển thành kết quả thực tế trong sản xuất hàng loạt, Samsung vẫn phải giải quyết bài toán tỷ lệ thu hồi, trong đó có vấn đề warpage. Một nguồn tin trong ngành nhận định: “Chiến lược turnkey của Samsung thành hay bại sẽ phụ thuộc vào tốc độ ổn định hóa sản xuất hàng loạt HBM4.”