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La escasez de chips de IA continúa, pero puede haber un final a la vista

La adopción de la inteligencia artificial (IA) generativa sigue en aumento, pero la infraestructura necesaria para respaldar este crecimiento enfrenta una fuerte brecha entre la oferta y la demanda. Según un análisis de IDC, el 66% de las empresas de todo el mundo invertirán en esta tecnología durante los próximos 18 meses. En 2024, la infraestructura representará el 46% del gasto total. Sin embargo, una pieza clave de hardware necesaria para su construcción está en escasez.

El ritmo vertiginoso de la adopción de la IA en los últimos dos años ha puesto a prueba la capacidad de la industria para suministrar los chips especiales de alto rendimiento necesarios para ejecutar las operaciones intensivas de procesos. Gran parte de la atención se ha centrado en la creciente demanda de las GPU de Nvidia y alternativas de diseñadores de chips como AMD e Intel, así como los operadores de centros de datos a hiperescala, según Benjamin Lee, profesor del Departamento de Informática y Ciencias de la Información de la Universidad de Pensilvania. «Se ha prestado mucha menos atención a la explosión de la demanda de chips de memoria de gran ancho de banda, que se fabrican en fundiciones en Corea dirigidas por SK Hynix».

Demanda de memoria HBM

La semana pasada, SK Hynix informó que sus productos de memoria de alto ancho de banda (HBM), necesarios junto con GPU de alto rendimiento para manejar los requisitos de procesamiento de IA, están casi completos hasta 2025 debido a la alta demanda. El precio de los HBM ha aumentado recientemente entre un 5% y un 10%, impulsado por importantes primas y mayores necesidades de capacidad para los chips de IA, según TrendForce.

Se espera que los chips HBM representen más del 20% del valor total del mercado de DRAM a partir de 2024, y potencialmente superen el 30% para 2025, según Avril Wu, vicepresidenta senior de investigación de TrendForce. «No todos los proveedores importantes han superado las calificaciones de los clientes para [HBM de alto rendimiento], lo que lleva a los compradores a aceptar precios más altos para asegurar suministros estables y de calidad».

La importancia de la memoria de gran ancho de banda

Según Lee, sin los chips HBM, el sistema de memoria del servidor de un centro de datos no podría seguir el ritmo de un procesador de alto rendimiento, como una GPU. Los HBM suministran a las GPU los datos que procesan. «Cualquiera que compre una GPU para computación de IA también necesitará una memoria de gran ancho de banda».

“En otras palabras, las GPU de alto rendimiento se utilizarían mal y, a menudo, permanecerían inactivas esperando transferencias de datos. La alta demanda de chips de memoria SK Hynix se debe a la alta demanda de chips GPU de Nvidia y, en menor medida, a la demanda de chips de IA alternativos, como los de AMD, Intel y otros”, explica Lee.

Gaurav Gupta, analista de Gartner, añade que HBM es relativamente nuevo y está ganando un fuerte impulso debido a lo que ofrece: más ancho de banda y capacidad. «Es diferente a lo que venden Nvidia e Intel. Con excepción de SK Hynix, la situación para HBM es similar para otros fabricantes de memoria. Para Nvidia, existen limitaciones más asociadas con la capacidad de empaquetar sus chips con las fundiciones”.

Perspectivas futuras

Aunque SK Hynix está alcanzando sus límites de suministro, Samsung y Micron están aumentando la producción de HBM y deberían poder satisfacer la demanda a medida que el mercado se vuelve más distribuido, según Lee. La escasez actual de HBM se debe principalmente a los envases de TSMC (es decir, chip-on-wafer-on-substrate o CoWoS), que es el proveedor exclusivo de la tecnología. Lee comenta que TSMC está duplicando con creces su capacidad SOIC y aumentando la capacidad para CoWoS en más del 60%. «Espero que la escasez disminuya a finales de este año».

Al mismo tiempo, más proveedores de embalaje y fundición se están conectando y calificando su tecnología para admitir NVIDIA, AMD, Broadcom, Amazon y otros que utilizan la tecnología de embalaje de chips de TSMC, según Lee.

Se espera que Nvidia, cuya producción representa alrededor del 70% del suministro global de chips para servidores de IA, genere 40.000 millones de dólares en ingresos por las ventas de GPU este año, según analistas de Bloomberg. En comparación, se espera que los competidores Intel y AMD generen 500 millones de dólares y 3.500 millones de dólares, respectivamente. Pero los tres están aumentando la producción lo más rápido posible.

La respuesta de la industria

Según TrendForce, Nvidia está abordando la escasez de suministro de GPU aumentando sus capacidades de producción de CoWoS y HBM. “Se espera que este enfoque proactivo reduzca a la mitad el tiempo de entrega promedio actual de 40 semanas para el segundo trimestre [de 2024], a medida que nuevas capacidades comiencen a estar en línea”, dice el informe de TrendForce.

Shane Rau, vicepresidente de investigación de semiconductores informáticos de IDC, comenta que, si bien la demanda de capacidad de chips de IA es muy alta, los mercados se están adaptando. “En el caso de las GPU de tipo servidor, están aumentando la oferta de obleas, embalajes y memorias. El aumento de la oferta es clave porque, debido a su rendimiento y programabilidad, las GPU de clase servidor seguirán siendo la plataforma elegida para entrenar y ejecutar grandes modelos de IA”.

Se espera que el gasto mundial en chips centrados en IA alcance los 53.000 millones de dólares este año y que se duplique con creces en los próximos cuatro años, según Gartner. Los fabricantes de chips están lanzando nuevos procesadores tan rápido como pueden.

Intel ha anunciado sus planes para chips destinados a potenciar funciones de IA con sus procesadores Gaudi 3 y Xeon 6. Mientras tanto, AMD ha destacado su GPU MI300 para cargas de trabajo de centros de datos de IA, que también tiene buena tracción en el mercado. Además, más de 80 proveedores de semiconductores están desarrollando chips especializados para IA.

En el lado del software, los creadores de LLM están desarrollando modelos más pequeños diseñados para tareas específicas, lo que requiere menos recursos de procesamiento. La estrategia de Intel también busca habilitar la IA generativa en todo tipo de dispositivo informático, desde computadoras portátiles hasta teléfonos inteligentes.

Sin embargo, sin los HBM, estos procesadores probablemente tendrían dificultades para mantenerse al día con las demandas de alto rendimiento de la IA generativa.

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