TSMC พิจารณาผลิต 3D DRAM ตามคำขอของ Nvidia ท่ามกลางอุปทานหน่วยความจำ AI ที่ตึงตัว

บทบาทใหม่ที่อาจเกิดขึ้นในการแข่งขันด้านหน่วยความจำ AI

Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. กำลังพิจารณาผลิต 3D DRAM ตามคำขอของ Nvidia ซึ่งเป็นลูกค้ารายใหญ่ที่สุด ตามรายงานที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 6 และ 7 พฤศจิกายน 2026 โดยอ้างบุคคลสองคนที่ทราบเรื่องการหารือ ข้อเสนอนี้จะทำให้ผู้รับจ้างผลิตชิปรายใหญ่ที่สุดของโลกขยายธุรกิจเข้าสู่หน่วยความจำที่จำเป็นต่อการประมวลผลปัญญาประดิษฐ์มากขึ้น

TSMC กำลังชั่งน้ำหนักสองทางเลือก ได้แก่ สร้างโรงงานหรือซื้อโรงงานที่มีอยู่แล้วมาปรับเป็นสายการผลิตหน่วยความจำ มีรายงานว่า Hsu Kuo-chin รองประธานผู้รับผิดชอบการพัฒนาเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง เป็นผู้นำงานนี้ ก่อนหน้านี้เขาเคยดำรงตำแหน่งประธาน Micron Taiwan จึงมีประสบการณ์ด้านการผลิตหน่วยความจำมาประยุกต์ใช้กับหน้าที่ปัจจุบันด้านการประกอบชิป

การหารือเกิดขึ้นในช่วงที่ความต้องการฮาร์ดแวร์ AI กดดันอุปทานหน่วยความจำและดันราคาให้สูงขึ้น Nvidia กำลังมองหาซัพพลายเออร์เพิ่มเติม ขณะที่ Apple ก็พยายามหาแหล่งหน่วยความจำเพิ่มเช่นกัน และเมื่อต้นปีนี้ได้ระบุต้นทุนหน่วยความจำที่สูงขึ้นเป็นหนึ่งในเหตุผลของการปรับขึ้นราคาผลิตภัณฑ์บางรายการ

TSMC ปฏิเสธแสดงความเห็นต่อข่าวลือหรือการคาดการณ์ในตลาด และย้ำว่าบริษัทยังคงมุ่งเน้นธุรกิจโรงหล่อชิปหลัก บริษัทระบุว่าภารกิจยังคงเป็นการจัดหาเทคโนโลยีและกำลังการผลิตให้แก่อุตสาหกรรมชิปตรรกะทั่วโลก ทั้ง TSMC และ Nvidia ยังไม่ได้ตอบคำขอให้แสดงความเห็นต่อแผนงานที่มีรายงานออกมาในทันที

ประเด็นทางธุรกิจสำคัญคือ TSMC จะขยับจากการผลิตโปรเซสเซอร์และช่วยเชื่อมต่อชิปเหล่านั้นเข้ากับหน่วยความจำ ไปสู่การผลิตเซลล์หน่วยความจำเองได้หรือไม่ หากทำเช่นนั้น บริษัทจะเข้าแข่งขันโดยตรงกับ Samsung Electronics, SK hynix และ Micron มากขึ้น ขณะเดียวกันก็อาจทำให้ลูกค้ามีช่องทางเพิ่มขึ้นในการจัดหาชิ้นส่วนที่มีราคาสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง

3D DRAM จะเปลี่ยนแปลงอะไรบ้าง?

DRAM ย่อมาจาก dynamic random access memory หรือหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบไดนามิก ใช้เก็บข้อมูลชั่วคราวที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องใช้ระหว่างทำงาน โปรเซสเซอร์ใช้งานหน่วยความจำนี้คล้ายกับคนใช้โต๊ะทำงาน กล่าวคือ ข้อมูลที่จำเป็นต่อภารกิจตรงหน้าจะอยู่ใกล้มือ แทนที่จะต้องเรียกจากพื้นที่จัดเก็บระยะยาวซ้ำแล้วซ้ำเล่า

DRAM แบบดั้งเดิมจัดวางเซลล์หน่วยความจำบนระนาบแนวนอน แนวทาง 3D DRAM ที่กำลังพิจารณาจะวางเซลล์หรือชั้นของเซลล์ในแนวตั้ง เพื่อเพิ่มปริมาณข้อมูลที่บรรจุได้ในพื้นที่ของชิปขนาดเท่าเดิม แนวคิดพื้นฐานคล้ายกับการต่อชั้นอาคารเพิ่ม แทนการขยายพื้นที่ฐานอาคาร

สำหรับฮาร์ดแวร์ AI ความจุเป็นเพียงส่วนหนึ่งของข้อกำหนด หน่วยความจำยังต้องส่งข้อมูลได้เร็วพอที่จะทำให้โปรเซสเซอร์ราคาแพงทำงานได้เต็มที่ ชิปที่เก็บข้อมูลได้มากขึ้นยังต้องผ่านข้อกำหนดด้านความเร็ว การใช้พลังงาน อุณหภูมิ และความเสถียรในการทำงาน

DRAM ยังต้องได้รับการรีเฟรชเป็นระยะเพื่อรักษาข้อมูลที่จัดเก็บไว้ การออกแบบที่ใช้ได้จริงในเชิงพาณิชย์ต้องจัดการการทำงานดังกล่าว พร้อมอ่านและเขียนข้อมูลได้อย่างน่าเชื่อถือ ข้อกำหนดเหล่านี้ทำให้การขยับเข้าสู่ธุรกิจนี้เป็นทั้งโครงการด้านการผลิตและวิศวกรรม ตลอดจนการตอบสนองต่อลูกค้าที่ต้องการอุปทานเพิ่มขึ้น

เหตุใดจึงต่างจาก HBM ที่ใช้ใน AI อยู่แล้ว

หน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง หรือ HBM ใช้โครงสร้างแนวตั้งเช่นกัน แต่เป็นคนละระดับ ผู้ผลิตผลิตชิป DRAM แยกชิ้น ซึ่งเรียกว่าได แล้วนำมาซ้อนกัน การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่พาดผ่านซิลิคอนช่วยให้ไดสื่อสารกันได้ ขณะที่บรรจุภัณฑ์ขั้นสูงใช้เชื่อมชุดหน่วยความจำเข้ากับโปรเซสเซอร์

การซ้อนเซลล์ใน 3D DRAM เปลี่ยนการจัดวางภายในตัวอุปกรณ์หน่วยความจำเอง ส่วน HBM ซ้อนไดที่ผลิตแยกกัน ขณะที่สถาปัตยกรรมที่เสนอจะซ้อนเซลล์หน่วยความจำหรือชั้นหน่วยความจำไว้ภายในอุปกรณ์ แต่ละแนวทางมีข้อกำหนดด้านการผลิตและการประกอบแตกต่างกัน

TSMC มีส่วนร่วมในห่วงโซ่การผลิต HBM อยู่แล้ว ความร่วมมือ HBM4 ที่ประกาศร่วมกับ SK hynix ครอบคลุมประสิทธิภาพของเบสไดและบรรจุภัณฑ์สำหรับประกอบหน่วยความจำเข้ากับชิปตรรกะ เบสไดคือชิปที่อยู่ใต้ชุดหน่วยความจำ ทำหน้าที่จัดการการเชื่อมต่อและฟังก์ชันด้านตรรกะ

ความสนใจของ Nvidia ในเทคโนโลยีการผลิตของ TSMC ยังปรากฏในแผน เบสได NVHBM ที่มีรายงานเมื่อเดือนตุลาคม โดย Nvidia มีรายงานว่าขอให้ Samsung, SK hynix และ Micron ใช้กระบวนการ 3 นาโนเมตรของ TSMC ผลิตเบสไดสำหรับการออกแบบหน่วยความจำแบบปรับแต่งของบริษัท ภายใต้ข้อตกลงดังกล่าว บริษัทหน่วยความจำจะจัดหาไดหน่วยความจำ ส่วน TSMC ผลิตชิ้นส่วนตรรกะตามข้อกำหนด

การผลิตเซลล์จัดเก็บข้อมูลเองจะเพิ่มหน้าที่อีกอย่างให้กับบทบาทที่ TSMC มีอยู่แล้ว สำหรับลูกค้า ประโยชน์ในทางปฏิบัติจะขึ้นอยู่กับความจุ ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูล การใช้พลังงาน และความเข้ากันได้กับระบบของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

เหตุใด Nvidia จึงต้องการตัวเลือกด้านหน่วยความจำเพิ่ม

คำขอของ Nvidia ที่มีรายงานออกมาสะท้อนปัญหาอุปทานที่ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ตัวโปรเซสเซอร์ ระบบ AI ต้องการทั้งพลังประมวลผลและข้อมูลที่ป้อนเข้ามาอย่างต่อเนื่อง เมื่อมีโปรเซสเซอร์เพิ่มขึ้น ความต้องการหน่วยความจำที่ป้อนข้อมูลให้โปรเซสเซอร์ก็เพิ่มตาม กดดันให้ผู้ผลิตขยายกำลังการผลิต

Samsung, SK hynix และ Micron เป็นซัพพลายเออร์รายใหญ่ที่มีอยู่แล้ว ซึ่งธุรกิจหน่วยความจำของ TSMC จะต้องแข่งขันด้วย ผู้ผลิตรายใหม่อาจช่วยเพิ่มทางเลือกในการจัดซื้อให้ลูกค้าได้ในอนาคต หากสามารถส่งมอบสินค้าได้ในปริมาณเพียงพอและผ่านข้อกำหนดทางเทคนิค

Nvidia ยังพยายามเร่งนำระบบ AI ที่สมบูรณ์ออกใช้งานด้วย ประกาศเดือนตุลาคมเกี่ยวกับ การออกแบบ DSX POD ระบุถึงแร็กประมวลผล 7 ตู้ที่บรรจุโปรเซสเซอร์กราฟิก Rubin จำนวน 504 ตัว ภายในคอนเทนเนอร์ที่ประกอบและทดสอบก่อนจัดส่ง บริษัทวางแผนเริ่มส่งมอบทั่วโลกในช่วงต้นปี 2027

ความเชื่อมโยงในทางปฏิบัติอยู่ที่แผนการติดตั้งซึ่งต้องมีชิ้นส่วนทุกอย่างมาถึง ทั้งโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ อุปกรณ์เครือข่าย และระบบระบายความร้อน การเพิ่มกำลังผลิตโปรเซสเซอร์และทำให้การติดตั้งง่ายขึ้นทำให้อุปทานหน่วยความจำกลายเป็นอีกส่วนหนึ่งของกำหนดการส่งมอบ

การที่ Apple มองหาแหล่งหน่วยความจำเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าแรงกดดันนี้ส่งผลถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคด้วย ต้นทุนหน่วยความจำที่สูงขึ้นอาจกระทบต้นทุนและรายได้ของโทรศัพท์ คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อื่น ๆ เช่นเดียวกับระบบขนาดใหญ่ที่ใช้กับ AI Apple ระบุต้นทุนเหล่านี้เป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้มีการปรับขึ้นราคาบางรายการแล้ว

สร้างโรงงานหรือปรับปรุงโรงงานเดิม

ทางเลือกที่มีรายงานเกี่ยวกับ TSMC คือสร้างโรงงานใหม่สำหรับผลิตหน่วยความจำขั้นสูง หรือซื้อโรงงานแล้วปรับเปลี่ยนการใช้งาน เมื่อต้นปีนี้ Micron เลือกแนวทางซื้อและปรับโรงงาน โดยเข้าซื้อโรงงานผลิตชิปเพื่อนำมาปรับเป็นสายการผลิต DRAM

โรงงานผลิตชิป หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าแฟบ ใช้ผลิตชิปบนแผ่นบางที่เรียกว่าเวเฟอร์ การปรับโรงงานไม่ใช่แค่เปลี่ยนชื่อผลิตภัณฑ์ แต่ต้องปรับอุปกรณ์ ขั้นตอนการผลิต และสภาพการทำงานให้เหมาะกับการออกแบบหน่วยความจำ โรงงานใหม่ยังต้องจัดหาเครื่องมือและโครงสร้างพื้นฐาน รวมถึงใช้เวลาในการควบคุมกระบวนการผลิต

การขยายธุรกิจที่มีอยู่ของ TSMC แสดงให้เห็นว่าการตัดสินใจเรื่องโรงงานต้องวางแผนล่วงหน้าหลายปี C. C. Wei ประธานกรรมการและประธานเจ้าหน้าที่บริหาร ประกาศเมื่อวันที่ 15 ตุลาคมว่าบริษัทจะเพิ่ม โรงงาน 3 นาโนเมตรอีกแห่งในไถหนาน โดยตั้งเป้าเริ่มผลิตเชิงพาณิชย์ในช่วงครึ่งแรกของปี 2028 ส่วนโครงการในไถหนานที่วางแผนไว้ก่อนหน้านี้คาดว่าจะเริ่มผลิตจำนวนมากในช่วงครึ่งแรกของปี 2027

งานด้านหน่วยความจำที่เสนอขึ้นมายังอยู่ในขั้นวางแผน ยังไม่มีการเปิดเผยที่ตั้งโรงงาน งบลงทุน เป้าหมายการผลิตเวเฟอร์ ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ การรับรองจากลูกค้า หรือกำหนดเริ่มผลิตอย่างเป็นทางการ นอกจากนี้ยังไม่มีการเปิดเผยว่า Nvidia จะนำหน่วยความจำนี้ไปใช้กับงานใด ทำให้ลูกค้ายังไม่มีทั้งกำหนดส่งมอบและรายละเอียดผลิตภัณฑ์สำหรับประเมิน

เหตุใดผู้บริหารที่นำงานนี้จึงมีความสำคัญ

มีรายงานว่าการนำงานโดย Hsu เชื่อมโยงประสบการณ์สองด้านที่เกี่ยวข้อง ตำแหน่งประธาน Micron Taiwan ในอดีตทำให้เขามีประสบการณ์ในอุตสาหกรรมหน่วยความจำ ส่วนที่ TSMC เขารับผิดชอบวงจรรวมสามมิติและบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ใช้เชื่อมชิปเข้าด้วยกันเป็นระบบประมวลผลขนาดใหญ่

บรรจุภัณฑ์ขั้นสูงมีความสำคัญ เพราะชิ้นส่วน AI ที่ใช้งานได้จริงต้องทำงานร่วมกับระบบที่สมบูรณ์ การเชื่อมต่อระหว่างโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ และชิปอื่น ๆ ส่งผลต่อความเร็วในการเคลื่อนย้ายข้อมูลและการจัดการความร้อน การผลิตอุปกรณ์หน่วยความจำความหนาแน่นสูงเป็นงานหนึ่ง ส่วนการประกอบให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ทำงานได้จริงเป็นอีกงานหนึ่ง

ก่อนหน้านี้ TSMC เคยมีส่วนร่วมในการผลิตหน่วยความจำแบบดั้งเดิม และถือสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับ DRAM แนวตั้ง โครงการที่มีรายงานออกมาจึงอาจนำงานด้านเทคนิคที่มีอยู่บางส่วนมาใช้ร่วมกับขีดความสามารถด้านบรรจุภัณฑ์ของบริษัท

Samsung, SK hynix และ Micron ก็กำลังพัฒนาเทคโนโลยี 3D DRAM เช่นกัน ผลิตภัณฑ์ของ TSMC หากเกิดขึ้นจริงจะเข้าสู่ตลาดที่ผู้ผลิตหน่วยความจำรายเดิมกำลังพัฒนาการเปลี่ยนแปลงด้านสถาปัตยกรรมในทิศทางคล้ายกัน พร้อมกับเดินหน้าจัดหาผลิตภัณฑ์ให้ตลาดปัจจุบัน

งานด้านวิศวกรรมระหว่างการออกแบบกับการส่งมอบ

การผลิตหน่วยความจำซ้อนชั้นในแนวตั้งเกี่ยวข้องกับการสร้างโครงสร้างที่ลึกและแคบมาก รวมถึงการเชื่อมต่อแต่ละชั้นให้แม่นยำ ความน่าเชื่อถือของโครงสร้างเหล่านี้เป็นอีกความท้าทาย เซลล์ต้องเก็บข้อมูลได้และรองรับการอ่านเขียนซ้ำ ๆ ภายใต้เงื่อนไขที่ลูกค้ากำหนด

อัตราผลผลิตที่ผ่านเกณฑ์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ หมายถึงสัดส่วนชิปที่ผลิตจากเวเฟอร์แล้วทำงานได้ดีพอที่จะจำหน่าย การออกแบบอาจเก็บข้อมูลได้มากขึ้นในพื้นที่เท่าเดิม แต่ยังมีต้นทุนสูงหากอุปกรณ์เสียระหว่างการผลิตเป็นจำนวนมาก

การรับรองจากลูกค้าเป็นอีกขั้นตอนหนึ่ง Nvidia ต้องการหน่วยความจำที่ผ่านข้อกำหนดของระบบเฉพาะ ทั้งแบนด์วิดท์ พลังงาน พฤติกรรมทางความร้อน และความเข้ากันได้กับบรรจุภัณฑ์ การรับรองคือกระบวนการทดสอบและอนุมัติว่าชิ้นส่วนผ่านข้อกำหนดก่อนนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์

ประสบการณ์ของ Samsung ในการผลิต NAND ซ้อนชั้นในแนวตั้งเป็นตัวอย่างในอดีตให้เห็นการรายงานความคืบหน้าของการผลิต บริษัทเปิดตัว V-NAND รุ่นแรกในปี 2013 และประกาศเริ่มผลิตจำนวนมากสำหรับรุ่นที่สองในเดือนตุลาคม 2014 NAND เป็นหน่วยความจำจัดเก็บข้อมูลที่เก็บข้อมูลไว้ได้แม้ไม่มีไฟเลี้ยง ส่วน DRAM เป็นหน่วยความจำทำงานชั่วคราวและต้องได้รับการรีเฟรช ความแตกต่างในการทำงานทำให้กำหนดการพัฒนาขึ้นอยู่กับงานวิศวกรรมคนละด้าน

สำหรับผู้ซื้อ ตัวชี้วัดที่เป็นประโยชน์คือหน่วยความจำที่ทำงานได้ ผ่านการรับรอง และส่งมอบได้ในปริมาณมาก การคำนวณอุปทานดังกล่าวต้องใช้ตัวเลขการผลิตเวเฟอร์ ความจุต่อชิป อัตราผลผลิต และปริมาณการผลิตบรรจุภัณฑ์ ตัวเลขเหล่านี้จะช่วยให้ลูกค้าประเมินบทบาทของซัพพลายเออร์รายใหม่ได้

พัฒนาการต่าง ๆ เชื่อมโยงกันอย่างไร

ประกาศในเดือนตุลาคมและรายงานในเดือนพฤศจิกายนกล่าวถึงความพยายามหลายด้านที่เชื่อมโยงกันเพื่อรองรับความต้องการ AI ได้แก่ การเพิ่มกำลังผลิตชิปตรรกะ การขยายบทบาทของ TSMC ในการผลิตเบสไดสำหรับหน่วยความจำ การเร่งติดตั้งระบบ และล่าสุดคือการพิจารณาผลิตเซลล์หน่วยความจำ

• 15 ตุลาคม 2026: TSMC ประกาศสร้างโรงงานอีกแห่งในไถหนานที่ใช้กระบวนการ 3 นาโนเมตร โดยวางแผนเริ่มผลิตเชิงพาณิชย์ในช่วงครึ่งแรกของปี 2028
• 18 ตุลาคม 2026: รายงานในอุตสาหกรรมระบุว่า Nvidia ขอให้ใช้เทคโนโลยี 3 นาโนเมตรของ TSMC ผลิตเบสได NVHBM ที่จัดหาผ่าน Samsung, SK hynix และ Micron
• 21 ตุลาคม 2026: Nvidia ประกาศ DSX POD โดยวางแผนเริ่มส่งมอบทั่วโลกในช่วงต้นปี 2027
• 6 และ 7 พฤศจิกายน 2026: รายงานระบุว่า TSMC กำลังพิจารณาผลิต 3D DRAM ตามคำขอของ Nvidia

ใบรับฝากหลักทรัพย์อเมริกันของ TSMC ปรับขึ้น 7.6% ในการซื้อขายก่อนตลาดสหรัฐฯ เปิดวันที่ 6 พฤศจิกายน การขยายธุรกิจที่เสนอขึ้นมาอาจเป็นแหล่งรายได้ที่เกี่ยวข้องกับ AI เพิ่มเติมให้นักลงทุนพิจารณา ควบคู่กับธุรกิจผลิตโปรเซสเซอร์และบรรจุภัณฑ์ที่บริษัทดำเนินการอยู่

สำหรับ Nvidia และลูกค้ารายอื่น ประเด็นเร่งด่วนยังคงเป็นการจัดหาหน่วยความจำที่เหมาะสมให้เพียงพอในต้นทุนที่จัดการได้ แผนงานของ TSMC ที่มีรายงานออกมาเพิ่มความเป็นไปได้ของช่องทางการผลิตใหม่ ขณะที่จุดยืนต่อสาธารณะของบริษัทยังคงมุ่งเน้นธุรกิจโรงหล่อชิป ขั้นต่อไปที่เป็นรูปธรรมคือการตัดสินใจของบริษัทซึ่งจะระบุผลิตภัณฑ์ กำลังการผลิต และการอนุมัติจากลูกค้า

ประเด็นสำคัญ

• มีรายงานว่า TSMC กำลังพิจารณาผลิต 3D DRAM ตามคำขอของ Nvidia
• ทางเลือกมีทั้งการสร้างโรงงานหรือซื้อโรงงานเดิมมาปรับเปลี่ยน
• มีรายงานว่า Hsu Kuo-chin รองประธานและอดีตประธาน Micron Taiwan เป็นผู้นำงานนี้
• การซ้อนเซลล์ใน 3D DRAM แตกต่างจาก HBM ซึ่งซ้อนไดหน่วยความจำที่ผลิตแยกกัน
• TSMC ระบุว่าไม่แสดงความเห็นต่อการคาดการณ์ในตลาด และยังคงมุ่งเน้นธุรกิจโรงหล่อชิปหลัก
• ยังไม่มีการประกาศผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ การลงทุนสร้างโรงงาน หรือกำหนดการผลิต
• การเข้าสู่การผลิตเซลล์หน่วยความจำจะทำให้ TSMC แข่งขันโดยตรงกับ Samsung, SK hynix และ Micron มากขึ้น