HBM行业研究报告：AI硬件核心，需求爆发增长.pdf

HBM行业研究报告：AI硬件核心，需求爆发增长。AI 硬件核心是算力和存力，HBM 高带宽、低功耗优势显著，是算力性能发挥的关 键。AI 芯片需要处理大量并行数据，要求高算力和大带宽，算力越强、每秒处理数 据的速度越快，而带宽越大、每秒可访问的数据越多，算力强弱主要由 AI 芯片决定， 带宽由存储器决定，存力是限制 AI 芯片性能的瓶颈之一。AI 芯片需要高带宽、低能 耗，同时在不占用面积的情况下可以扩展容量的存储器。HBM 是 GDDR 的一种， 定位在处理器片上缓存和传统 DRAM 之间，兼顾带宽和容量，较其他存储器有高带 宽、低功耗、面积小的三大特点，契合 AI 芯片需求。HBM 不断迭代，从 HBM1 目 前最新到 HBM3E，迭代方向是提高容量和带宽，容量可以通过堆叠层数或增加单层 容量获得提升，带宽提升主要是通过提升 I/O 速度。

HBM 市场爆发式增长，海力士和三星垄断市场。目前主流 AI 训练芯片均使用 HB M，一颗 GPU 配多颗 HBM，如英伟达 1 颗 H100 使用 5 颗 HBM3、容量 80GB，2 3 年底发布的 H200 使用 6 颗 HBM3E（全球首颗使用 HBM3E 的 GPU）、容量达 1 44GB，3 月 18 日，英伟达在美国加州圣何塞召开了 GTC2024 大会发布的 B100 和 B200 使用 192GB（8 个 24GB 8 层 HBM3E），英伟达 GPU HBM 用量提升，另外 AMD 的 MI300 系列、谷歌的 TPU 系列均使用 HBM。根据我们的测算，预计 24 年 HBM 市场需求达 150 亿美金，较 23 年翻倍。HBM 的供应由三星、海力士和美光三 大原厂垄断，22 年海力士/三星/美光份额 50%/40%/10%，海力士是 HBM 先驱，H BM3 全球领先，与英伟达强绑定、是英伟达主要 HBM 供应商，三星紧随其后，美 光因技术路线判断失误份额较低，目前追赶中，HBM3E 进度直逼海力士。目前 HB M 供不应求，三大原厂已开启军备竞赛，三大原厂一方面扩产满足市场需求、抢占 份额，海力士和三星 24 年 HBM 产能均提升 2 倍+，另外三大原厂加速推进下一代 产品 HBM3E 量产以获先发优势，海力士 3 月宣布已开始量产 8 层 HBM3E，3 月底 开始发货，美光跳过 HBM3 直接做 HBM3E，2 月底宣布量产 8 层 HBM3E，三星 2 月底发布 12 层 HBM3E。

先进封装大放异彩，设备和材料新增量。HBM 采用 3D 堆叠结构，多片 HBM DRA M Die 堆叠在 Logic Die 上，Die 之间通过 TSV 和凸点互连，先进封装技术 TSV、 凸点制造、堆叠键合是 HBM 制备的关键，存储原厂采用不同的堆叠键合方式，海力 士采用 MR-MUF 工艺，三星和美光采用 TCB 工艺，MR-MUF 工艺较 TCB 工艺效 率更高、散热效果更好。HBM 对先进封装材料的需求带动主要体现在 TSV、凸点制 造和堆叠键合/底填工艺上，带来对环氧塑封料、硅微粉、电镀液和前驱体用量等的 提升，在设备端 HBM 带来热压键合机、大规模回流焊机和混合键合机等需求。