隨著AI投資狂潮席卷科技行業(yè)，真正限制算力擴(kuò)張的環(huán)節(jié)在哪里？半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)SemiAnalysis創(chuàng)始人給出的答案是：瓶頸一直在變。SemiAnalysis是一家近年來(lái)在科技和投資圈迅速走紅的半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)，其研究廣泛被AI公司、云計(jì)算廠商以及對(duì)沖基金使用。

近日，在一次播客訪談中，SemiAnalysis創(chuàng)始人Dylan Patel系統(tǒng)解釋了AI算力擴(kuò)張背后的供應(yīng)鏈邏輯。他指出，過(guò)去幾年AI算力的限制因素不斷變化，就像打地鼠一樣，一個(gè)瓶頸被解決，新的瓶頸就會(huì)出現(xiàn)。

算力擴(kuò)張的瓶頸不斷變化

Dylan Patel表示，過(guò)去幾年AI產(chǎn)業(yè)鏈的瓶頸幾乎每年都在變化，“幾年前限制AI擴(kuò)張的是CoWoS封裝；去年是電力；再后來(lái)是數(shù)據(jù)中心” —— 但隨著這些環(huán)節(jié)逐漸擴(kuò)產(chǎn)，新的限制又開(kāi)始出現(xiàn)。

“最大的瓶頸其實(shí)是算力本身，而算力最長(zhǎng)期的供應(yīng)鏈并不是電力或數(shù)據(jù)中心，而是半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。”

具體來(lái)看，芯片供應(yīng)鏈的關(guān)鍵限制主要包括三部分：邏輯芯片產(chǎn)能（晶圓廠制造能力）、高帶寬存儲(chǔ)（HBM）等存儲(chǔ)芯片、晶圓廠建設(shè)與設(shè)備周期。

· 存儲(chǔ)器短缺將是未來(lái)一兩年的核心交易主線。Patel給出了一個(gè)令消費(fèi)電子市場(chǎng)膽寒的預(yù)測(cè)：到2026年，科技巨頭約30%的資本開(kāi)支將流向存儲(chǔ)芯片。

長(zhǎng)上下文推理模型需要極大的KV Cache（鍵值緩存），這徹底引爆了對(duì)內(nèi)存帶寬和容量的需求，以HBM（高帶寬內(nèi)存）為例，其占用的晶圓面積是普通DDR內(nèi)存的四倍。隨著大量DRAM產(chǎn)能被利潤(rùn)更豐厚、簽訂長(zhǎng)期合同的AI芯片搶占，消費(fèi)電子的BOM（物料清單）成本將飆升。

· 電力并非絕對(duì)制約。針對(duì)市場(chǎng)持續(xù)熱議的“缺電危機(jī)”，Patel展現(xiàn)出了資本市場(chǎng)的實(shí)用主義態(tài)度，他指出通過(guò)采用飛機(jī)引擎改裝（航改微混）、中速往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)（如重卡或船舶引擎）、Bloom Energy的燃料電池以及“太陽(yáng)能+電池”的組合方案，數(shù)據(jù)中心完全可以在“電表后”（不依賴主干電網(wǎng)）解決能源問(wèn)題。

即便這會(huì)導(dǎo)致單千瓦時(shí)的電價(jià)翻倍，分?jǐn)偟絾晤wH100每小時(shí)1.40美元的總擁有成本（TCO）中，也不過(guò)增加了幾美分。與AI模型產(chǎn)生的巨大收益相比，完全可以忽略不計(jì)。此外，只需配備足夠的公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，美國(guó)電網(wǎng)就能額外釋放20%的容量給數(shù)據(jù)中心使用。

相比之下，數(shù)據(jù)中心建設(shè)速度明顯更快。這意味著，當(dāng)AI需求突然爆發(fā)時(shí)，芯片供應(yīng)鏈往往難以及時(shí)跟上，Dylan Patel表示：“在晶圓廠領(lǐng)域，潔凈室是今年和明年最大的瓶頸。隨著我們進(jìn)入2028、2029、2030年，那里仍然會(huì)有制約因素”。

EUV光刻機(jī)產(chǎn)能可能成為最終約束

算力擴(kuò)張的瓶頸一直在移動(dòng)：你解決一個(gè)問(wèn)題，新的問(wèn)題就會(huì)從供應(yīng)鏈的另一個(gè)位置冒出來(lái)。這一變化背后，本質(zhì)是AI需求增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)超產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)張速度。Dylan Patel認(rèn)為，隨著數(shù)據(jù)中心、電力等基礎(chǔ)設(shè)施逐步擴(kuò)張，AI算力的核心限制正在重新回到半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)。

如果AI算力繼續(xù)高速增長(zhǎng)，供應(yīng)鏈瓶頸還可能繼續(xù)向下游轉(zhuǎn)移，最終限制算力擴(kuò)張的可能是半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)能。Patel特別提到極紫外光刻機(jī)（EUV），這種設(shè)備由ASML制造，是先進(jìn)芯片生產(chǎn)的核心設(shè)備。要進(jìn)一步擴(kuò)展算力，今年和明年有不同的瓶頸，但最終到2028年或2029年，瓶頸會(huì)落到供應(yīng)鏈的最底層，那就是ASML。 

目前全球EUV光刻機(jī)年產(chǎn)量大約70臺(tái)，未來(lái)幾年可能增加到80臺(tái)左右。即便供應(yīng)鏈擴(kuò)張，到本十年末也很難超過(guò)100臺(tái)，在這種情況下，設(shè)備產(chǎn)能可能成為AI算力擴(kuò)張的最終約束。

為了直觀展現(xiàn)光刻機(jī)對(duì)全局的控制力，可以算一下賬：假設(shè)以英偉達(dá)下一代Rubin芯片建設(shè)1GW（吉瓦）算力的數(shù)據(jù)中心，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈需要消耗約5.5萬(wàn)片3nm晶圓、6000片5nm晶圓以及17.0萬(wàn)片DRAM存儲(chǔ)晶圓；這些晶圓制造需要進(jìn)行約200萬(wàn)次EUV曝光，按照單臺(tái)EUV光刻機(jī)的吞吐量計(jì)算，剛好需要3.5臺(tái)EUV光刻機(jī)。

這就形成了一個(gè)極度扭曲的杠桿效應(yīng)：建設(shè)1GW數(shù)據(jù)中心需要投入約500億美元的龐大資本開(kāi)支；而支撐這500億美元產(chǎn)能的，僅僅是價(jià)值約12億美元的3.5臺(tái)EUV光刻機(jī)。由于EUV光刻機(jī)是人類制造的最復(fù)雜機(jī)械，其核心組件（如卡爾·蔡司的鏡頭組、Cymer的極紫外光源）供應(yīng)鏈極度僵化。即便在最激進(jìn)的擴(kuò)產(chǎn)假設(shè)下，ASML目前的年產(chǎn)能約為70臺(tái)，明年增至80臺(tái)，到2030年也僅能勉強(qiáng)突破100臺(tái)。這就從物理層面上鎖死了全球每年能新增的最高AI算力總盤子。