HBM概念、产业链、优势、驱动力及制造壁垒在哪？

HBM技术相较于传统内存技术，具有高带宽、高容量、低功耗和小尺寸四大优势。

1.HBM系新一代AI加速卡内存芯片

HBM（High Bandwidth Memory，高带宽存储器）是一种基于3D堆栈工艺的高性能半导体存储器，具备高带宽和能效，常被 用于高性能计算、网络交换及转发设备等需要高存储器带宽的应用场合。作为全新一代的CPU/GPU内存芯片，HBM本质上 是基于2.5/3D先进封装技术，把多块DRAM堆叠起来后与GPU芯片封装在一起，实现大容量、高位宽的DDR组合阵列。

 HBM产业链涵盖上游的材料和设备厂商，中游的IDM厂商，下游的CPU/GPU/TPU等厂商。上游设备商主要提供生产HBM所 需的原材料和设备，如硅晶圆、光刻机、刻蚀机等，参与厂商包括应用材料、泛林、法国液化空气、科磊等。中游制造商则 负责将原材料加工成HBM芯片，包括晶圆制造、切割、封装等环节，参与厂商为三星、海力士和美光等。下游则主要是HBM 芯片的应用领域，如数据中心、AI芯片、固态硬盘等，参与厂商包括英伟达、AMD和谷歌等。

2.HBM相对优势明显

HBM技术相较于传统内存技术，具有高带宽、高容量、低功耗和小尺寸四大优势： （1）高带宽：由于采用了串行接口和优化的信号传输技术，HBM能够提供远超传统DRAM的带宽，满足高性能计算的需求。 （2）高容量：通过3D堆叠技术，HBM在相同的芯片面积内可以集成更多的DRAM层，从而提供更大的内存容量。 （3）低功耗：HBM的垂直堆叠结构减少了数据传输的距离，从而降低了功耗；同时，TSV技术的应用也有助于减少功耗。 （4）小尺寸：HBM的3D堆叠设计使得内存模块的尺寸大大减小，有助于实现更紧凑的系统设计。

HBM最大的特点是高带宽。HBM的I/O速率虽然慢于传统GDDR，但其接口有1024个数据“线” ，远高于传统GDDR的32条 数据线，通过极宽的接口方式实现了更高的带宽。

3.HBM快速增长的核心驱动力来自产销量

随着AI的快速发展，HBM的用量大幅提升。根据TrendForce，2023年全球AI芯片所需要的HBM达19.2亿Gb，而预计2024年 为63.7亿Gb HBM，增幅高达232%，2025年增速预计仍将超过100%。

着高代际HBM产品比例不断提升，HBM出货均价呈现上升态势。根据TrendForce，2023年HBM3及以上代际产品出货量 合计约45%，2024年预计提升至82%左右，高代际产品占比提升。根据TrendForce，2024年HBM2、2E、3、3E（代际由低 到高）价格分别为1.55、1.29、1.38、1.71美元/Gb。随着高代际产品比例提升，整体HBM出货均价呈现逐步增长态势，预 计2024年整体均价可达1.5美元/Gb。 （注明：1GB=8Gb）

4.HBM制造的核心壁垒在于晶圆级先进封装工艺

HBM制造中TSV成本占比最高，直接决定良率

HBM制造主要包括TSV（硅通孔）、micro bumping（微凸点制作）和堆叠键合。我们假设HBM毛利率为50%左右，2024年 HBM生产各环节合计市场空间预计约为92亿美元。根据3D InCites，以4层DRAM存储芯片与一层逻辑芯片堆叠为例，在 99.5%的封装良率下，TSV生产、TSV显露、晶圆凸点、组装（采用TC-NCF法）在总成本中的占比分别为18%、12%、3%、 15%，其中TSV环节成本包括TSV创建和TSV显露，合计占比达30%，约为27.6亿美元。TSV环节作为成本的重要组成项， 直接影响了产品的良率。

HBM生产核心在于先进封装工艺

HBM生产的核心难点在于晶圆级先进封装技术，主要包括TSV、micro bumping和堆叠键合。HBM首先使用TSV技术、micro bumping技术在晶圆层面上完成通孔和凸点，再通过TC-NCF、MR-MUF、Hybrid Bonding工艺完成堆叠键合，然后连接至 logic die，封测公司采用cowos工艺将HBM、SoC通过interposer硅中介层形成互通，最终连接至基板。

TSV工艺相较传统互联方式优势明显

TSV本质是一种垂直互联方式。TSV （硅通孔技术）是通过垂直堆叠芯片、垂直连接各层来实现信号传输的最新互连方案。 为了实现信号的传输，在通孔的中心填充导电性良好的金属来实现互连。

TSV相较于传统互连方式更有优势。传统方式是采取金属布线和引线键合技术相结合的方式实现互连封装，其信号传输距离 长，信号损耗大，降低了通道和电路的可靠性。同时，平面层内互连布线复杂，容易导致信号和某些器件之间相互干扰。此 外，平面布线也占用了芯片一定的使用面积。相较于传统方式，TSV采用垂直互联方式，其优势在于进一步提高了芯片的集 成度，避免了空间的闲置和浪费，从而提高了芯片的堆叠密度。同时，由于是垂直空间互连，信号的传输效率和可靠性大大 提高。硅通孔的应用使芯片的集成化、小型化和低功耗成为可能。

HBM主要采用micro bumping工艺制备微凸点

晶圆微凸点是先进封装中的关键基础技术之一。其主要作用是电信号互连及机械支撑，目前绝大部分先进封装均需要用到晶 圆微凸点技术，而凸点的制备则是微凸点技术最为关键的环节。 HBM采用电镀法制备微凸点。凸点制备方法有蒸发溅射法、电镀法、化学镀法、机械打球法、焊膏印刷法和植球法等。目 前HBM的DRAM芯片之间主要通过micro bump（微凸点）互联，micro bump是电镀形成的铜柱凸点。