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　　HBM主要用于AI和网通芯片当代电子计算体系的表现完全依赖于处理器和内存的相互配合，而来到了AI时代，大模型处理数据的吞吐量更是呈指数级增长，要想支撑如此庞大的数据处理和传输，对内存就提出了更高的带宽需求。

　　HBM突破了内存容量与带宽瓶颈，打破了“内存墙”对算力提升的桎梏，其具备高带宽、低功耗的特点，面对AI大模型千亿、万亿的参数规模，服务器中负责计算的GPU几乎必须搭载HBM。

　　高带宽是HBM的最大优势HBM是将多个DDR芯片堆叠后，和GPU封装在一起，实现大容量、高位宽的DDR组合阵列。通过增加带宽、扩展内存容量，让更大的模型、更多的参数留在离核心计算更近的地方，从而减少内存和存储解决方案带来的延迟。从技术角度看，HBM使DRAM从传统2D转变为立体3D，充分利用空间、缩小面积，契合半导体行业小型化、集成化的发展趋势。

　　目前全球HBM产能主要用于满足Nvidia和AMD的AI芯片需求。尽管内存制造商投入大量资金扩产，但由于需求激增，HBM的短缺状况继续恶化。占据全球GPU市场80%以上份额的Nvidia将于2024年第二季度开始量产GH200GraceHopperSuperchip，这是一款采用HBM3E的新一代AI芯片。Nvidia的HBM需求预计将从2023年大约1200万颗翻倍增长到2024年2400万颗。

　　目前HBM产品市场SK海力士及三星占据相对优势地位据TrendForce数据，三大原厂SK海力士、三星、美光2022年HBM市占率分别为50%、40%、10%，2023年预计分别为53%、38%、9%。SK海力士作为“先行者”，2014年与AMD联合开发了全球首款HBM产品，打破技术限制，引入全新范式，具有功耗低、带宽高、密度高、占用空间小的特点；2021年开发出全球首款HBM3，持续巩固其市场领先地位，同时为AI创新实施奠定基础。

　　原厂加大投入，带动HBM产能持续扩张。据中文科技在线报道，随着AI芯片竞争加剧，SK海力士、三星拟将HBM产量提高至2.5倍。据财联社信息，三星为扩大HBM产能，已收购三星显示天安厂区内部分建筑及设备用于HBM生产，同时计划在天安厂建立一条新封装线用于HBM扩产。

　　据财联社信息，海力士2023年HBM3与HBM3E产量全部已售罄，就2025年产量与客户谈判中，其预计2025年HBM出货量为50亿，2030年有望达1亿颗。美光计划2024年推出8层堆叠HBM3E，2024年底到2025年年初推出12层堆叠HBM3E，积极角逐HBM高成长性市场。

　　存储原厂在面临英伟达以及其他云端服务业者自研芯片的加单下，通过加大TSV产线来扩增HBM产能，预估2024年HBM供给位元量将年增105%；考虑到TSV扩产加上机台交期与测试所需时间合计可能长达9~12个月，多数HBM产能24Q2有望陆续开出。

　　其中，2023年主流需求自HBM2e转往HBM3，随着HBM3的加速芯片陆续放量，2024年市场需求将大幅转往HBM3，其更高的ASP有望带动2024年HBM市场显著成长。据TrendForce预测，2024年整体HBM营收有望达89亿美元，年增127%。

　　HBM芯片制造关键步骤之一即为由TSV硅通孔技术和微凸块技术将多层DRAMDie连接TSV硅通孔是一种实现存储设备容量和带宽扩展的有效基础技术，该技术通过在整个硅晶圆厚度上打孔，从而在芯片正面和背面之间形成数千个垂直互连。

　　在3D-TSVDRAM中，多个DRAMdie彼此堆叠，通过硅通孔和焊接凸点（SolderBump）连接，且只有最底部的die能向外连接到存储，其余管芯则通过内部提供I/O负载隔离的大量TSV实现互连。与DDP结构相比，这种结构可通过I/O负载去耦来提升引脚速率，并通过消除堆叠芯片上不必要的重复电路组件来降低功耗。

　　TSV技术主要涉及深孔刻蚀、沉积、减薄抛光等关键工艺。首先利用深反应离子刻蚀（DRIE）法行成通孔；使用化学沉积的方法沉积制作绝缘层、使用物理气相沉积的方法沉积制作阻挡层和种子层；选择一种电镀方法在盲孔中进行铜填充；使用化学和机械抛光（CMP）法去除多余的铜。完成铜填充后则需要对晶圆进行减薄；最后进行晶圆键合。此外，HBM后续还需通过创建KGSD来完成硅通孔芯片的堆叠封装。

　　TSV技术包括刻蚀、沉积、电镀、抛光等在内的20余种关键设备。与前面所提到的TSV关键步骤配套，TSV技术涉及到深孔刻蚀、PVD、CVD、铜填充、微凸点及电镀、清洗、减薄、键合等二十余种设备，其中深孔刻蚀、气相沉积、铜填充、CMP去除多余的金属、晶圆减薄、晶圆键合等工序涉及的设备最为关键。

　　HBM对应刻蚀、薄膜、电镀等环节的耗材使用量提升。HBM的工艺把DRAM技术路径从平面结构带向了3D结构，3D结构的构建将为对应的设备材料带来更多需求，其中TSV工艺最为关键，硅通孔刻蚀、刻蚀完成后的金属填充、CMP抛光、键合等环节需求相应增长，对应材料方面，刻蚀液、硅电极、电镀液、CVD前驱体、靶材、键合材料、硅球粉等耗材需求提升。

　　HBM通过使用TSV垂直堆叠多个DRAM，可显著提升数据处理速度，同时尺寸有所减小。而传统DRAM需要大量空间与CPU和GPU等处理器通信，通过引线进行连接，无法对海量数据进行并行处理。HBM走线长度短、焊盘数高，在PCB甚至封装基板上无法实现密集且短的连接，因此需要CoWoS等2.5D先进封装技术来实现。CoWoS能以合理的成本提供更高的互连密度和更大的封装尺寸，目前大部分HBM均使用的此项技术。

　　先进封装为全球封测市场贡献主要增量。2.5D/3D封装、扇形封装(FOWLP/PLP)、微间距焊线技术及系统级封装(SiP)等技术的发展成为延续摩尔定律的最佳选择之一，带动先进封装技术在整个封装市场的占比正在逐步提升。据Yole数据，2020年先进封装全球市场规模为304亿美元，占比为45%；预计2026年市场规模增至475亿美元，占比达50%，2020-2026ECAGR约为7.7%，优于整体封装市场和传统封装市场成长性。

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