El fabricante de chips más importante del planeta tiene un problema: debe encontrar la forma de no morir de éxito

Las GPU de última generación para inteligencia artificial (IA) que están diseñando NVIDIA, AMD o Huawei, entre otras compañías, son un prodigio de la tecnología. Sin embargo, su rendimiento está profundamente condicionado por las prestaciones de los chips de memoria con los que conviven. Y es que las GPU más avanzadas son tan rápidas que con frecuencia se ven obligadas a esperar hasta que la memoria les entrega los datos que necesitan para poder continuar realizando cálculos.

Los chips de memoria HBM4e (High Bandwidth Memory) persiguen acabar de una vez por todas con este cuello de botella en el hardware para IA. Los tres mayores diseñadores de este tipo de circuitos integrados (Samsung, SK Hynix y Micron Technology) están trabajando en sus soluciones HBM4e, y las dos compañías surcoreanas presumiblemente entregarán las primeras muestras a sus clientes durante la segunda mitad de 2026. La empresa estadounidense Micron llegará un poco más tarde: en 2027.

Actualmente SK Hynix lidera este mercado con una cuota cercana al 70%, de modo que el 30% restante se lo reparten Samsung y Micron Technology. Sin embargo, el futuro de sus memorias HBM4e no está solo en sus manos. Para sostener su cuota de mercado actual SK Hynix debe producir sus futuras memorias HBM4e en un nodo litográfico de vanguardia, por lo que, según DigiTimes Asia, ha decidido apostar sobre seguro: está evaluando la posibilidad de que TSMC se encargue de fabricar el núcleo de estas memorias en su nodo de 3 nm.

La alianza de SK Hynix y TSMC es un movimiento sísmico en la industria de la IA

Tradicionalmente los diseñadores de chips de memoria se han encargado también de fabricar sus propios circuitos integrados. Sin embargo, SK Hynix tiene tres buenos motivos para dejar la producción de sus memorias HBM4e en las manos de TSMC. El primero de ellos es que esta compañía taiwanesa fabrica las GPU que diseñan los principales clientes de SK Hynix, de modo que si también se encarga de producir la memoria el ensamblaje final de estos dos componentes empleando el empaquetado avanzado COWOS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) es mucho más sencillo.

Además, la memoria HBM4e debe ser producida empleando transistores extremadamente pequeños y rápidos, y la cúpula directiva de SK Hynix sabe que sus tecnologías de integración actuales no son tan avanzadas como la litografía más sofisticada de TSMC. Por último, las memorias HBM4e no se responsabilizarán solo de almacenar información; también serán capaces de llevar a cabo operaciones básicas con los datos antes de entregárselos a la GPU con el propósito de optimizar el rendimiento del hardware para IA. En cierto sentido estas memorias se parecerán más que nunca a los procesadores, y TSMC tiene mucha más experiencia que SK Hynix en la fabricación de estos chips.

Sea como sea esta alianza plantea un problema: el nodo N3 de TSMC está absolutamente saturado. NVIDIA, Apple y otros clientes de esta compañía lo acaparan, por lo que TSMC está teniendo dificultades muy serias para satisfacer la demanda. De hecho, se enfrenta a este problema desde que inició la fabricación de chips de 3 nm. Su segunda generación de esta tecnología de integración, conocida como N3E, refinó la litografía N3B lo necesario para que su rendimiento por oblea fuese perceptiblemente más alto.

De hecho, N3E prescinde de algunas de las etapas del proceso de transferencia de la litografía de ultravioleta extremo y reduce la densidad de transistores con el propósito de minimizar los costes de fabricación y mejorar el rendimiento por oblea. La tercera generación de la litografía de 3 nm de TSMC se llama N3P. Se caracteriza por incrementar la densidad de transistores en un 4% y su velocidad en un 5% mientras su consumo se reduce entre un 5 y un 10% a la misma frecuencia de reloj. No está pero que nada mal.

Además, la litografía N3P es totalmente compatible con las reglas de diseño de la litografía N3E, por lo que NVIDIA, Apple y los demás clientes de TSMC pueden trasladar sus diseños de N3E a N3P sin hacer prácticamente nada. Sin embargo, a pesar de las mejoras que ha introducido TSMC en sus nodos de fabricación de 3 nm, no hay suficientes obleas para todos. Actualmente no está claro cómo va a resolver esta compañía taiwanesa la llegada de SK Hynix a este nodo. Presumiblemente tendrá que maximizar el rendimiento por oblea e incrementar su capacidad de producción, pero hacerlo no es en absoluto pan comido. Este es sin duda el mayor desafío al que se enfrenta TSMC debido a que no puede dejar colgados a sus mejores clientes.

Imagen | Generada por Xataka con Gemini

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