三星电子和SK海力士竞相开发更具可持续性的低功耗AI芯片

曾经专注于速度和容量的半导体行业现在正在转向电源效率。随着人工智能学习和训练的日益先进，处理海量数据所需的功率激增，导致开发低功耗芯片的竞争激烈。
人工智能芯片通常被称为“耗能者”，是电力消耗大户。英伟达即将推出的高性能人工智能芯片B100需要1000瓦的功率。之前的AI芯片型号A100和H100分别需要400W和700W，说明性能越高，功耗越高。
三星电子（Samsung Electronics）和SK海力士（SK Hynix）是提供用于AI芯片的存储芯片的领先芯片制造商，正在推出新的低功耗半导体解决方案。半导体材料公司也在开发下一代材料，如玻璃，以提高电源效率。
低功耗芯片对于智能手机、平板电脑和笔记本电脑等设备至关重要，这些设备需要在不连接到互联网的情况下执行 AI 计算时节省电池寿命。“低功耗半导体可以延长移动设备的电池寿命，并减少服务器数据处理所需的能量，”一位半导体业内人士说。“随着电源变得越来越稀缺，低功耗半导体将变得更加重要。
LPDDR 或低功耗双倍数据速率存储器处于低功耗芯片的最前沿。与具有单一数据路径的传统 DRAM 不同，DDR 具有两条路径，可实现更快的数据处理。LPDDR 还降低了功耗，并已开发到第 7 代 （5X）。这些通常用于高性能智能手机和笔记本电脑。
三星电子和SK海力士都在推动LPDDR的研发。今年4月，三星开发了LPDDR5X（第7代），这是一款低功耗DRAM芯片，具有迄今为止最快的数据处理速度。该公司最近完成了速度验证，据报道正在为大规模生产做准备。与上一代产品相比，这款新产品的容量增加了 30% 以上，同时功耗降低了 25%。该公司应用了新技术，根据性能和速度调整功率。
SK海力士于去年年底首次将LPDDR5T DRAM商业化，性能提升了5倍。该产品用于中国智能手机制造商Vivo的旗舰机型。它可以在一秒钟内处理 15 部全高清电影，同时显着降低功耗。
最近，LPDDR堆叠技术的发展也得到了推动。与堆叠多个 DRAM 的 HBM（高带宽内存）一样，LPDDR 堆叠旨在提高容量和速度，同时最大限度地减少功耗。
开发下一代材料以提高半导体功率效率的努力也在进行中。被称为人工智能时代“梦想基板”的玻璃基板就是一个典型的例子。虽然目前的基板使用塑料或硅来连接多个半导体，但光滑的玻璃可以在不增加功耗的情况下显着提高数据处理速度。据业内人士称，虽然目前还没有商业产品，但占领这一市场的竞争非常激烈。
SKC的子公司Absolix最近在佐治亚州完成了玻璃基板工厂的建设;美国三星电子计划今年在其世宗工厂建造一条原型生产线，并于2026年开始量产。LG Innotek于3月正式启动其玻璃基板业务，首席执行官Moon Hyuk-soo直接监督该计划。
基于氮化镓 （GaN） 和碳化硅 （SiC） 的低功耗、高性能芯片正在开发中，作为传统硅的潜在替代品。三星电子已经为氮化镓基半导体成立了专门的业务团队，目标是到2025年实现量产。“到目前为止，AI芯片专注于保护HBM，但在设备端AI时代，LPDDR有望成为核心产品，”一位业内人士表示。“甚至 Nvidia 的 CPU 也使用 LPDDR DRAM 而不是 HBM。”