HBM行业报告：AI的内存瓶颈（50页）

行业报告下载 2024年04月22日 08:56 管理员

HBM是限制当前算力卡性能的关键因素，海力士、三星、美光正加大研发投入和资本开支，大力扩产并快速迭代HBM，预计2024年HBM3e 24GB/36GB版本将量产/发布，内存性能进一步提高。HBM供需将持续紧俏，市场规模高速增长。通过分析生产工艺（TSV、键合等）和技术演进方向（先进制程、叠层），我们认为封装测试、前道和后道先进封装的设备和材料将是HBM主要受益方向。 HBM是当前算力的内存瓶颈。存储性能是当下制约高性能计算的关键因素，从存储器到处理器，数据搬运会面临带宽和功耗的问题。为解决传统DRAM带宽较低的问题，本质上需要对单I/O数据速率和位宽进行提升。HBM由于采用了TSV、微凸块等技术，DRAM裸片、计算核心间实现了较短的信号传输路径、较高的I/O数据速率、高位宽和较低的I/O电压，因此具备高带宽、高存储密度、低功耗等优势。即便如此，当前HBM的性能仍然跟不上算力卡的需求。

三大原厂持续加大研发投入，HBM性能倍数级提升。随着技术的迭代，HBM的层数、容量、带宽指标不断升级，目前最先进的HBM3e版本，理论上可实现16层堆叠、64GB容量和1.2TB/s的带宽，分别为初代HBM的2倍、9.6倍和4倍。从Trendforce公布的HBM Roadmap来看，2024年上半年，海力士、三星、美光均会推出24GB容量的HBM3e，均为8层堆叠。2024年下半年，三家厂商将推出36GB版本的HBM3e，或为12层堆叠。此外，HBM4有望于2026年推出。 HBM制造集成前道工艺与先进封装，TSV、EMC、键合工艺是关键。HBM制造的关键在于TSV DRAM，以及每层TSV DRAM之间的连接方式。目前主流的HBM制造工艺是TSV+Micro bumping+TCB，例如三星的TC-NCF工艺，而SK海力士则采用改进的MR-MUF工艺，在键合应力、散热性能、堆叠层数方面更有优势。目前的TCB工艺可支撑最多16层的HBM生产，随着HBM堆叠层数增加，以及HBM对速率、散热等性能要求的提升，HBM4开始可能引入混合键合工艺，对应的，TSV、GMC/LMC的要求也将提高。

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