SK海力士崛起史:一个荒诞又狗血的财阀故事,如何卡住全球AI的脖子

文 | 硅谷
101在刚刚过去的7月10日,韩国存储芯片巨头SK海力士正式登陆纽约纳斯达克交易所进行ADR挂牌,当日股价大涨 12.76%,盘中最高涨幅一度超过19%。此次IPO共融资265亿美元,刷新了阿里巴巴保持十余年的海外企业赴美融资纪录,也成为了美国历史上第二大股票发行,这也使得SK海力士的总市值超过1万亿美元。
当你成为卡住全世界AI脖子的公司,再怎么风光都不过分。韩国媒体曾报道,现在只要穿着SK海力士的工服,不管是去相亲还是去奢侈品门店,在韩国得到的都是VIP待遇。存储价格的暴涨,已经蔓延到了下游的消费电子。
手机、平板、笔记本、游戏机,都在涨价。涨价的疯狂幅度,甚至引来了消费者的集体诉讼。就在几周前黄仁勋的访韩行程中,他又一次会见了SK海力士的掌门人崔泰源,这是两人在半年内的第四次见面,两人似乎都快变成最好的朋友了。
而赴美IPO将给海力士带来AI产能扩张资金、解决“韩国折价”问题以提升估值,进而拓展更广阔的国际投资者。这篇文章,我们来回顾一下SK海力士究竟是如何崛起的,背后的韩国财阀与政治是怎么玩的,HBM技术为什么对AI如此重要,它与美光和三星之争,以及这背后比韩剧还精彩的狗血八卦和离婚大案。
SK海力士的SK,就是现在韩国仅次于三星的第二大财阀:SK集团。就像所有的韩国财阀一样,SK在起家时做的是毫不起眼的生意。1953年,创始人崔钟建(Chey Jong-gun)接手了一家破败的纺织工厂,取名叫鲜京纺织(Sunkyong Textile)。
刚刚成立时,整个厂子只有十几台纺织机,全是从战争废墟中收集回来的零部件重新组装的。主要业务是一种半合成纤维,这是当时用来做床上用品的原料。之后二十多年,鲜京纺织开始纵向扩张,在纺织行业进行了从面料到成品的垂直整合,主要产品变成了从石油中提炼的合成纤维。
在这期间,鲜京纺织收购了当时韩国第二大纺织企业:善日纺织。1980年,鲜京进行了公司史上最重要的一次收购,买下了当时韩国唯一的国有炼油公司、具有高度垄断性质的大韩石油公社。韩国媒体普遍将此次收购视为SK从纺织企业到顶级财阀的最关键节点。
1994年,鲜京更上一层楼,收购了韩国移动通信(Korea Mobile Telecom)。这是当时韩国唯一的移动通信运营商,完全垄断了当时的韩国移动通信市场,拥有全国唯一的一张移动通信网络。
自此,鲜京双剑合璧,拥有能源和通信两个关键领域的垄断巨头,每年带来稳定的巨额现金流,这也是将来SK能豪赌半导体的本钱。这两笔神奇的收购,如果类比到中国,就是一家做纺织原料的民营企业,先后收购了中国石油和中国移动。
鲜京为何能蛇吞象,我们后面再说。1998年,鲜京集团(Sunkyong Group)正式更名为SK集团,SK就是鲜京(Sunkyong)的缩写。同一年,崔泰源(Chey Tae-won)接任SK掌门人,一直到今天。
让我们暂时把目光挪向另外一家韩国财阀:现代。上世纪80年代,韩国政府把半导体列为战略产业,国家控制的银行向半导体产业提供巨额贷款,同时提供税收和投资激励,以此去和当时占统治地位的日本企业竞争。
在这样的背景下,现代电子于1983年成立。之后几年,现代电子从无到有,建立了DRAM量产体系。在中文语境下,财阀在韩国似乎是无所不能的,连总统都要听财阀的。现在是不是这样我们暂且不论,至少在韩国的军政府时期,绝对不是这样。
权小星韩国高丽大学校长特别外事顾问为什么一直说韩国是一个非常特殊的经济体制?它表面上是资本主义市场经济,但尤其是在军政府时期,企业要崛起,是需要政府支持的。在这样一个行政力大于一切的时代,政府是能够掌握企业命脉的,甚至出现过一个很经典的案例:全斗焕时期,釜山有一个本地财阀叫国际集团。
面对政府的捐款胁迫,国际集团是捐款最不积极的一个,结果引发全斗焕大怒,这家公司只用了20多天就倒闭了。这个时期的财阀,更像是韩国政府实现国家意志的工具。政府允许财阀控制国家经济的命脉,与此同时,财阀也要代表国家去参与高投入、高风险的国际产业竞争。
如果只是想躺着数钱,财阀最好的选择是垄断石油和电信这样的要素行业,拿着利润去投资美国资本市场,而绝不是去搞存储。所以一直到AI爆发之前,存储都不能说是一个好生意。建工厂、买设备、研发技术、培养工程师,都需要巨额的资本投入。
同时,在HBM出现之前,存储芯片是非常标准化的产品,很难做出差异化,这就必然导致存储行业的周期性。在存储行业,要想上牌桌,前期就需要极其高强度的资本开支。行业上行期扩产要烧钱,行业下行期更要顶着巨额亏损“逆周期投资”,只为了能熬死竞争对手。
早期的存储行业是美国企业主导的,英特尔的第一个产品就是SRAM,第一个商业化的DRAM产品也是英特尔做的。但美国企业注重的是资本效率,追求的是高毛利和产品差异化。在日本企业崛起之后,德州仪器、IBM相继退出了存储行业。
美国企业退出后,统治存储行业的是五家日本企业:NEC、三菱、日立、东芝、富士通。作为追赶者,韩国企业在之后十几年持续进行高强度投资,把杠杆拉满。进入九十年代后,开始不断挤压日本企业的市场份额,形成了三星、现代电子和LG半导体的三强格局。
那个时候存储行业的玩家,还有从西门子拆分出来的英飞凌,和美国的独苗美光。1996年开始,存储行业出现周期性的产能过剩,价格暴跌。之后的1997年祸不单行,发生了亚洲金融危机,负债率普遍超过300%的韩国企业面临巨大危机。
作为接受IMF援助的条件之一,1998年,韩国政府强推现代电子和LG半导体的合并。起初LG并不乐意,但韩国政府威胁要断掉整个LG集团的贷款,总统发言人甚至露骨地说,合并无论如何都要进行。
权小星韩国高丽大学校长特别外事顾问LG的二代掌门人叫具本茂。他去世之后,我听LG的人跟我讲,具本茂一生最大的遗憾,就是LG半导体被强行推给了现代。主导这个重大合并案的全经联(韩国全国经济人联合会)大厦在汝矣岛,LG总部的双子座大厦走过去才五分钟。
但自从发生这件事之后,具本茂直到去世再也没去过全经联大厦。因为他觉得LG之所以万年落后,就归于这个合并案,他也是在向全经联表达自己的不满。1999年5月,现代电子完成了21亿美元收购LG半导体的交易,在自身债台高筑的同时,又继承了LG半导体的巨额债务。
不幸的是,刚刚完成合并的现代电子,转年又赶上了互联网泡沫破裂,内存价格又一次崩盘。这一次,现代电子彻底撑不住了。2001年,现代电子被拆分,更名为Hynix Semiconductor。
Hynix来自现代(Hyundai)的前两个字母和电子(electronics)的后半部分,即海力士(Hynix)。才刚成立的海力士,可以说一上来就是天崩开局。同年11月,已经严重资不抵债、债务数次违约的海力士被债权银行团接管。
2002年,是海力士作为一家独立公司最危险的时刻:美光提出以换股的形式收购海力士。当时的这笔交易看上去皆大欢喜:债权银行能脱手不良资产,美光如果吃掉海力士,就等于减少一个主要竞争对手,还能扩大市场份额。
但美光提出的收购方案相当苛刻,美光的出价并不是现金,而是约一亿股美光股票,当时的价值约29到34亿美元。美光想买的是海力士的产能和市场份额,但并不想继承海力士的全部债务,也不保证所有的员工还能有工作。
美光甚至要求债权银行在收购完成后继续提供新的巨额贷款。果不其然,美光的收购计划遭到了海力士董事会和工会的强烈反对。董事会的理由是:美光给出的价格太低,且美光股票的价格波动过大,换股这样的支付方式并不理想。
美光只买核心的内存业务,其他业务部门在收购完成后不可能存活。而且DRAM价格已经开始触底反弹,公司有独立活下去的希望。海力士工会则威胁,如果收购成功,就发动全面罢工。半导体工厂不是说开就开、说关就关的,工厂一旦停摆,良率和设备都会受影响,客户也会被吓跑。
尽管债权银行团还是同意了收购计划,但却在第二天就被海力士董事会否决,10名董事全部反对。随后,美光撤回了对海力士的收购,扭头就转向了贸易诉讼,指控韩国政府和债权银行对海力士的救助构成补贴,要求美国政府对产自韩国的DRAM产品征收惩罚性关税。
不知道美光如今, 有没有后悔呢?之后,海力士经历了数次债务重组,也经历了内存价格的起起落落。从2001年独立,一直到2011年,十年的时间,债转股之后的债权银行始终是海力士的大股东,直到那个男人的出现。
在这漫长的低谷期,海力士持续投资,相继推出DDR2、DDR3、GDDR、移动DRAM等产品。2008年金融危机后,内存价格暴跌,行业开始了又一次大洗牌。2009年,从英飞凌拆分出来的奇梦达破产。
同样在2009年,一直想把海力士脱手的债权银行公开招标,向43家韩国企业发出邀请,包括LG、现代、浦项、乐天、韩华等几乎所有韩国财阀,但最终只有一家名不见经传的公司投标,第一次尝试很快不了了之。
2010年,债权银行开始第二次招标。这次更惨,没有任何一家企业表示兴趣。直到2011年的第三次招标,那个男人出现了。作为唯一的投标方,SK以约30.5亿美元买下海力士21.1%的股份,这是SK历史上金额最高的一次收购。
自此,海力士有了新主人,也正式更名为SK海力士。权小星韩国高丽大学校长特别外事顾问在收购海力士的时候,韩国一定程度上已经将芯片当作自己下一代的发展目标了。相比于依赖三星一家企业的单一市场,SK的参与一定能够促进这个市场的发展。
韩国还有一个非常特殊的点:很多企业甚至在贷款的过程当中,都有国家政策性银行的身影。SK收购海力士的过程当中,也有很多产业银行贷出来的钱。又过了一年,NEC、三菱和日立的内存业务整合而成的尔必达申请破产保护,这是日本历史上最大的制造业破产案。
这个时候,美光又来了。也许是吸取了上次的教训,这次美光用了以现金为主的收购方案,并承诺保留广岛工厂的全部产能和工作机会。2013年,美光对尔必达的收购完成。从此,内存行业形成了延续至今的三星、SK海力士、美光的三巨头垄断格局。
从2012年到今天,SK海力士在战略层面做对了两次关键决策:一是围绕半导体上下游进行收购,二是押注高带宽内存,也就是HBM。我们先来看看收购。SK集团收购了做半导体特种气体的OCI Materials,收购完成后更名为SK Materials。
这笔收购是SK集团进军半导体材料领域的关键,弥补了SK在特种气体领域的技术空白,也为先进制程提供了关键的材料支持。SK集团还从LG手中买下硅片厂LG Siltron,收购完成后更名为SK Siltron。
硅片是晶圆制造最基础的上游材料,此次收购让SK有了韩国本土唯一的大型半导体硅片供应商。之后,SK Siltron收购了杜邦旗下的SiC Wafer,这是一家做碳化硅(SiC)晶圆研发与生产的公司。
2018年,SK海力士加入了贝恩资本牵头、收购东芝存储的财团。东芝存储就是后来的铠侠(Kioxia)。限于反垄断的要求,SK海力士无法控股,但仍是重要的战略投资者。2020年,SK海力士以90亿美元的高价,收购了英特尔的NAND和SSD业务,其中包括中国大连的NAND制造工厂。
此次收购,让SK海力士补全了之前比较薄弱的NAND和企业级SSD能力。2022年,SK海力士收购了韩国晶圆代工厂Key Foundry,补全了成熟制程的芯片制造能力。一系列让人眼花缭乱的收购,补全了SK在半导体生态的能力,保证了上下游的原材料供给,也平滑了存储类产品天然的周期。
这意味着,SK第一次可以吃到存储周期之外的钱了。把时间拨回到2013年。SK海力士刚刚稳定下来,他们押注了一项在当时属于极小众、未来却卡住整个AI脖子的技术:HBM。当时公司属于万年老二,不能像三星那样,靠主流的DRAM和NAND就可以吃饱。
GPU领域的万年老二AMD,则在高端GPU上被英伟达的Maxwell压得很难受。行业老二通常有动力押注边缘技术,就这样,两个万年老二开始合作开发第一代HBM。2015年,搭载HBM1的AMD Fiji系列显卡上市,AMD官方宣传称,这是全球首款HBM显卡。
初代HBM证明了技术路线的可行性,但在商业上并不成功。整体架构的落后,使得Fiji系列显卡的性能还是比不过英伟达的同代产品。对玩家来说,GDDR5/6已经足够好了,没必要用那么贵的HBM,搭载HBM带来的高成本并没有转化成高利润。
第二代HBM在消费类GPU上依旧不成功,搭载HBM2的AMD Vega系列显卡,在功耗、成本、游戏性能等方面都没有优势,但已经开始在超算和数据中心领域证明价值。更重要的是,英伟达这时候也认识到了HBM的价值。
2016年推出的英伟达Tesla P100主要服务深度学习等场景,这让业内第一次达成了共识:HBM虽然在消费显卡领域不行,但很适合需要大规模并行计算的场景。第三代HBM是真正的转折点,SK海力士在2021年开发HBM3,2022年实现量产,完美契合了AI大爆发的时间点。
搭载HBM3的,正是英伟达H100。AI大模型训练需求爆发后,H100从一个高端数据中心GPU变成了全球AI基础设施的硬通货。SK海力士因为率先通过HBM3量产和认证,成为H100最关键的HBM供应商,在早期甚至是唯一供应商。
2024年3月,SK海力士开始量产HBM3E,用在H200、B200等最新型号的GPU上。从HBM3开始,SK海力士和英伟达的绑定逐渐加深。HBM不是普通DRAM,不能随便换。不同供应商的HBM在封装、热特性、功耗、信号完整性、良率上都有差异。
如果更换供应商,英伟达要重新验证,台积电的封装也要相应配合。基于供应链安全的考虑,英伟达当然需要二供和三供,但SK海力士的主供地位目前还无可取代。后面的故事大家就都知道了:绑定了英伟达的SK海力士,股价、利润、出货量、市场地位都一飞冲天。
黄仁勋访韩后,SK海力士与英伟达达成了技术合作,双方将共同开发下一代内存,涵盖从Vera Rubin到Jetson Thor的各大平台。SK海力士能紧紧绑定英伟达,能稳定供货HBM是关键的因素。
但为什么HBM这么重要?又为什么SK海力士能做到领先?我们先来解释一下HBM的技术原理。HBM(High Bandwidth Memory),是高带宽内存的英文缩写,它和普通内存最大的区别,正是体现在带宽上。
这里说的带宽,是指内存传输数据的速度,通俗地说就是,内存搬运数据的速度。其实,早就有人发现了数据搬运速度追不上计算速度的现象,但之前只存在于行业内工程师的抱怨中,并没有被行业外所熟知。
直到1994年,两位美国弗吉尼亚大学的学者发表了一篇标题就很直白的论文:《撞上内存墙:显而易见的后果》。这是第一次有人用“内存墙”这个词,系统描述了算力增长速度大于数据搬运增长速度的问题,这篇论文也是内存墙领域最著名、引用量最高的经典论文。
论文中的逻辑其实很简单,就是简单的算术:按照摩尔定律,计算速度每18个月翻一倍,但内存传输速度每10年才翻一倍,算力的增长速度远远高于数据搬运的增长速度。按照这个速度差推算,10年后CPU会把90%以上的时间花在“等内存传数据”上,计算能力再强也没用。
论文中甚至预测,将来的最终系统性能,将完全由内存传输速度决定。这可以说是“一语成谶”,早在AI爆发之前,全行业就撞上了内存墙。为了凿穿内存墙,预取器(Prefetcher)、非统一内存访问(NUMA)、多级缓存(Cache Hierarchy)等技术被发明出来,但以上种种本质上都是优化,只能把内存墙凿掉一点墙皮,都不解决本质问题,直到HBM的出现。
对比一下现在主流的HBM3E、即将大规模铺货的HBM4,和最先进的DDR、GDDR的数据传输速度,甚至可以说,HBM的出现,是这一轮AI爆发的先决条件之一。没有HBM,不管是模型的预训练,还是agent时代的推理做任务,都会慢到让最狂热的AI信仰者也失去耐心。
要了解HBM的数据传输速度为什么如此之快,我们总结了三个关键词:3D堆叠、硅通孔技术(TSV)、批量回流模制底部填充(MR-MUF)。在HBM出现之前,内存是一块一块平铺在PCB电路板上,与GPU之间用铜线连接。
如果把搬运数据比作运输,内存比作仓库,在HBM出现之前,要把货物运到几十个仓库,但PCB板的面积有限,不可能无限扩容。3D堆叠,就是把过去只有一层的仓库建成了很多层的高楼,差不多的占地面积,存储容量是以前的好多倍。
目前,最新的HBM4已经可以做到16层堆叠。但新问题又来了:一层一层摞起来的仓库,货物怎么上下楼?这就要讲到硅通孔技术了,它就是仓库大楼里的高速电梯。硅通孔,英文叫TSV(Through Silicon Via),是在硅芯片本身上,打几千个垂直穿透整个芯片的小洞,多层堆叠后用数据凸点连接,形成垂直的铜线。
这样叠在一起的芯片,就能通过这些铜线直接传输数据,不用再绕芯片表面的走线了那十几层叠在一起的芯片,如何保证不塌?在高温的工作环境下,如何保证每一层的热量都能散出去?这就要用到批量回流模制底部填充技术(MR-MUF)。
MR-MUF可以分成两部分,先说前半部分MR。MR是Mass Reflow的缩写,说的是一种焊接方法。十几层堆叠的芯片,不是一层一层分别焊上去的,而是把十几层芯片先堆叠在一起,做初步的固定,然后把已经堆叠好的多层芯片一起加热,让每层芯片之间的几千个微凸点熔化、凝固,最终连在一起。
而MUF是Molded Underfill的缩写,说的是一种芯片的固定方法。已经焊接好的十几层芯片,每层芯片靠微凸点连接,但微凸点之间还有大片的空隙。微凸点很小,机械强度有限。而且微凸点是用铜做的,铜与硅之间的热膨胀系数不同,相互之间会产生热应力。
如果放着空隙不填充,震动和热应力会让微凸点断裂。Molded Underfill,就是把已经焊接好的十几层芯片,整体放进一个模具里,在受控的温度和压力下,灌进去一种环氧树脂材料。等环氧树脂材料冷却、硬化后,十几层堆叠的芯片就算是一个完整的合体了。
在我们总结的这三个关键词中,硅通孔技术最早是IBM发明的,3D堆叠技术由日本、欧洲、美国多方推进,其中日本东北大学Mitsumasa Koyanagi的贡献非常突出。而批量回流模制底部填充技术,如果放在HBM的语境下,特别是量产,那完全可以说是SK海力士最先跑通且发扬光大的。
这也是在能造HBM的“御三家”中,SK海力士领先于三星和美光、能率先绑定英伟达的关键。而三星,则用的是另外一种制造工艺。三星押注的叫TC-NCF(Thermal Compression Non-Conductive Film),热压非导电薄膜技术。
这是一种逐片热压的工艺,与SK海力士的工艺相比,最大的不同是逐片热压,而不是一体成型。制造时,在每一片芯片表面预先贴附一层极薄的非导电聚合物薄膜,也就是NCF。对准上下两层芯片后施加高温和压力,高温使NCF熔化流动,填满芯片间的所有空隙,压力使上下两层芯片的铜凸点穿透薄膜实现连接。
就这样一层一层地重复这个过程。热压非导电薄膜技术的优势在于:第一,芯片之间的连接层可以更薄。NCF是薄膜材料,不是后灌的液体,天然适合做很薄的层间介质。HBM整个堆栈的总高度有限,需要符合JEDEC的标准,堆叠层数多了,有利于控制高度。
第二,TC-NCF是一层一层热压,每一层都能单独控制压力、温度,这对早期量产很友好,因为工程师可以逐层优化参数。第三,TC-NCF属于成熟工艺,不需要从头探索,可以逐步提高良率。但从HBM3开始,堆叠的芯片层数从HBM1和HBM2的4层、8层,向12层、16层发展时,TC-NC
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