電子行業(yè)HBM專題分析：逐鹿頂尖工藝，HBM4的三國時(shí)代.pdf

電子行業(yè)HBM專題分析：逐鹿頂尖工藝，HBM4的三國時(shí)代。算力需求澎湃催化HBM技術(shù)快速迭代。目前HBM已然成為AI服務(wù) 器、數(shù)據(jù)中心、汽車駕駛等高性能計(jì)算領(lǐng)域的標(biāo)配，未來其適用市場仍在 不斷拓寬。2024年的HBM需求位元年成長率近200%，2025年可望再翻 倍。受市場需求催化，當(dāng)前HBM的開發(fā)周期已縮短至一年。針對(duì)HBM4， 各買方也開始啟動(dòng)定制化要求，未來HBM或不再排列在SoC主芯片旁邊， 亦有可能堆疊在SoC主芯片之上。垂直堆疊技術(shù)在散熱，成本，分工等方 面也帶來了新的挑戰(zhàn)。受先進(jìn)制程技術(shù)和資金投入規(guī)模的限制，目前，只 有SK海力士、美光和三星有能力生產(chǎn)兼容H100等高性能AI計(jì)算系統(tǒng)的 HBM 芯片。23年海力士市場份額為53%，三星市場份額為38%，美光市 場份額為9%。海力士具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，但三星有望通過其一站式策略搶占市 場份額。

HBM具有三大堆疊鍵合工藝：MR-MUF，TC-NCF與混合鍵合。目前只有SK海力士使用MR-MUF先進(jìn)封裝工藝。三星與美光目前采用的為 TC-NCF 技術(shù)。各家廠商也在考慮在新一代HBM產(chǎn)品上應(yīng)用銅-銅混合鍵 合技術(shù)。在設(shè)備端，混合鍵合設(shè)備在單機(jī)價(jià)值量上為所有固晶機(jī)中最高， 行業(yè)頭部領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)明顯。預(yù)計(jì)存儲(chǔ)領(lǐng)域未來貢獻(xiàn)混合鍵合設(shè)備明顯增量， 保守預(yù)計(jì)2026年市場需求量超過200臺(tái)。混合鍵合設(shè)備國內(nèi)起步較晚，距 國際領(lǐng)先水平仍有5-6年差距。

HBM4技術(shù)路線：海力士優(yōu)勢(shì)明顯，三星/美光發(fā)力追趕。根據(jù)海力士 最新披露的數(shù)據(jù)，公司HBM3E產(chǎn)品上的良品率以達(dá)到80%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出此 前行業(yè)預(yù)期的60%-70%，同時(shí)也大幅領(lǐng)先競爭對(duì)手三星與美光的良率。由 于混合鍵合技術(shù)非常復(fù)雜，需要控制鍵合層的平整度和鍵合強(qiáng)度，粒子控 制也需要在納米級(jí)別進(jìn)行，這將導(dǎo)致 HBM 在生產(chǎn)效率與良品率上有所欠 缺。同時(shí)隨著HBM標(biāo)準(zhǔn)限制的放寬，預(yù)計(jì)海力士仍將在HBM4上采用成 熟的MR-MUF技術(shù)。三星目前的產(chǎn)品良率不如海力士，但三星表示HBM 在最多8個(gè)堆疊時(shí)，MR-MUF的生產(chǎn)效率比TC-NCF更高，一旦堆疊達(dá)到 12 個(gè)或以上，后者將具有更多優(yōu)勢(shì)，而未來HBM4高度的放寬勢(shì)必將增加 HBM4 堆疊層數(shù)至12-16層，這將為TC-NCF工藝帶來更大發(fā)揮的可能。 美光研發(fā)的HBM3E今年和海力士一同通過了英偉達(dá)驗(yàn)證。美光的HBM3E 在功耗上比競爭HBM3E產(chǎn)品低約30%，在性能上有約10%的提升。美光 在海力士產(chǎn)能不足情況下，未來有望承接英偉達(dá)更多訂單。