もし英伟达の“下落根源”を一言で要約するなら、それは――先端芯片は性能が強ければ強いほど、制造は難しいということです。

水曜日、英伟达は強力な四半期の売上高と利益を報告したが、新しい芯片の製造難関が利益率の下落をもたらし、会社は直近の四半期に9.08億ドルの引当金を計上しました。その影響で、株価は木曜日に6.4%下落しました。

同社は声明で、BlackwellアーキテクチャのGPUに良率の問題があることを認め、B200プロセッサの一部の設計を再設計して良率を向上させる必要があり、そのため次世代のBlackwellアーキテクチャGPUの量産が2024年第四半期に延期されると述べています：

“我々はBlackwell GPUの設計を調整し、生産良率を向上させる予定です。Blackwellの生産計画は第四半期に起動し、2026年会計年度まで続けます。”

“私たちはBlackwell製品が第四半期に数十億ドルの収益を達成すると予測しています。”

エヌビディアは具体的な問題の原因を詳細に説明していません。しかし、アナリストや業種の幹部は、工学上の課題が主にBlackwellチップの設計によって引き起こされる複雑な製造プロセスの問題だと考えています。

分析によれば、Blackwellの巨大なサイズと複雑なデザインは、これまでにない製造の複雑さをもたらしています。どの部品の欠陥もチップの廃棄を引き起こす可能性があり、良品率と利益に影響を与えます。さらに、チップの各部分の熱膨張係数の違いも封装の歪みを引き起こし、性能と信頼性に影響を与える可能性があります。

高い良品率を実現するために、エヌビディアはBlackwellの設計を調整し、生産量を計画通りに増やす予定です。しかし、アナリストは、台湾の半導体製造企業である台積電の新しいチップ接続技術の複雑さやチップサイズに起因する固有の課題が、Blackwellの量産化の主要な障害であると考えています。

業種分析会社であるTechInsightsの副社長、G. Dan Hutcheson氏は次のように述べています。

「問題は、チップが協調して作業し、良品率を向上させる方法です。各部品の良品率が十分でない場合、すべてが急速に悪化する可能性があります。」

1. Blackwellチップの複雑さ

エヌビディア（NVDA）は、人工知能チップの分野でのリーダーシップを維持するために、「より大きいほど良い」という考えに依存しています。しかし、より大きなサイズはより強力なパフォーマンスをもたらす一方で、より困難な製造をもたらします。

エヌビディアの最新のAIチップ、Blackwellは、黄仁勋氏によって「非常に非常に大きなGPU」と表現されており、物理的には現在の最大の面積を持つGPUであり、2つのBlackwell naked dieを組み合わせて使用し、TSMCの4nmプロセスを採用しており、2080億のトランジスタを擁しています - 前世代製品の2.6倍です。

瑞銀のアナリストは、英伟达がBlackwellで遭遇している主な問題は、台积電CoWoS-Lの新しいパッケージング方式が複雑すぎることです。

半導体業界の専門メディアsemianalysisによると、このパッケージング技術は、ローカルシリコンインターコネクト（LSI）ブリッジ付きのRDL中間層でチップを接続し、転送速度は約10 TB/sです。これらのブリッジの配置精度は非常に高く、1つの部品の欠陥で$40,000のチップが廃棄される可能性があり、良品率と利益に影響を与えます。

また、GPUチップ、LSIブリッジ、RDL中間層、およびメインボード基板の熱膨張係数（CTE）の不一致により、チップの曲がりとシステムの故障が発生しています。報告によると、英伟达は品質を向上させるために、GPUチップのトップメタルレイヤーとバンプの再設計を行わなければならないということです。

黄仁勋はアナリストとの電話会議で、「Blackwellチップには機能的な変更は必要ありません」と強調し、すべての調整は良品率を向上させるために行われていると述べました。

CFOのColette Kressは、英伟达がBlackwellの生産を計画通りに増やしており、四半期には数十億ドルの収入をもたらすと述べています。

2.「巨大チップ」戦略

この種類の問題はエヌビディアに固有のものではありません。業界関係者は、チップメーカーが処理能力を向上させるためにチップサイズを大きくすることを望むにつれて、このような問題がますます増えるだろうと述べています。欠陥を除去したり良品率を向上させるために行われるチップ設計の変更は、業界でも非常に一般的です。

チップ大手AMDのCEO、スーザン・スーは、チップサイズが続々と大きくなるにつれて、製造の複雑さが避けられなく上昇すると指摘しました。次世代のチップは、エネルギー効率と消費電力の面で突破を達成しなければ、人工知能データセンターの計算能力への巨大な需要に応えることはできません。

「これらの技術を活用するには、多くの技術投資が必要です」と彼女は述べました。「それらはますます複雑になり、大きくなりますか？疑いようのないことでしょう。これが私たちの現実です。」

もちろん、単一のチップのサイズ制限を突破するために、エヌビディアは最大サイズのチップ2枚を組み合わせて、ブラックウェルの積極的な戦略を打ち出したが、競争他社からは疑問の声が上がった。

競合企業Cerebras Systemsの創業者アンドリュー・フェルドマンは、複数チップの組み合わせ技術の開発は指数関数的に困難になると考えています。Cerebras Systemsは大型の単一チップを開発し、それに基づいた人工知能クラウドコンピューティングサービスを提供し、エヌビディアの市場地位に挑戦しようとしています。

アンドリュー・フェルドマンは次のように述べています：

「意義のある人工知能分野での作業には多くの計算能力が必要であり、それには大量のトランジスタが必要であり、単一のチップに収められる以上に......

複数チップ技術の開発はすでに困難であり、4チップ技術の開発はさらに困難であり、8チップ技術の開発はさらにさらに困難です。

エヌビディアの巨大なチップ戦略が最終的に成功するかどうかは、まだ市場の検証を待っています。しかし、確かなことは、チップ製造の極限的な挑戦はこれから始まったばかりであるということです。

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