机械设备行业专题报告：HBM专题AI巨轮滚滚而来哪些设备会受益于算力基础HBM？-240331（19页）.pdf

1、分析师分析师李鲁靖李鲁靖登记编号：S1220523090002HBM专题：AI巨轮滚滚而来，哪些设备会受益于算力基础HBM？机 械 团 队机 械 团 队 行 业 专 题 报 告行 业 专 题 报 告证券研究报告|机械设备|2024年03月31日报告摘要2HBMHBM基本介绍基本介绍：HBM（High Bandwidth Memory,高带宽存储）由DRAM芯片堆叠而来，可有效缓解内存墙问题，优异性能适配AI时代的算力需求。HBMHBM市场情况市场情况：目前HBM已经迭代至第五代（HBM3E），预计今年上半年SK海力士、三星和镁光均可以实现HBM3E的量产出货。TrendForce集邦咨询预计今

2、年开始HBM3将成为市场主流产品，从格局上看，入局较早的SK 海力士和三星几乎瓜分HBM市场,预计24年末 HBM TSV的产能为25万片/月。HBMHBM核心工艺及所用设备核心工艺及所用设备：HBM的良率比相同制程、相同容量的GDDR5低20-30%，核心在于堆叠，而堆叠的核心在于TSV和键合。TSV的制备与前段工艺类似，需要经过光刻、刻蚀、沉积、电镀和CMP等工艺，其中，难度较大的工艺为电镀铜。键合技术可以分为有微凸块的键合技术和无微凸块的混合键合技术，目前量产工艺均使用前者，但是SK 海力士和三星的技术路线存在差异，前者由TC-NCF转向MR-MUF，三星则一直使用TC-NCF,二者各有

3、优劣势。混合键合是大厂布局的下一代键合技术，可以通过去掉芯片之间的填充材料而有效降低芯片厚度，其可以分为W2W和D2W，前者因为生产效率高等优势而商业化程度比较高，后者至今只有AMD某款芯片一个应用场景，可以减少浪费。除此之外，抛光减薄、临时键合/解键合工艺也起到了重要的辅助作用。在测试方面，因为结构复杂，HBM对存储测试机提出了更高的要求。HBMHBM对设备的增量需求对设备的增量需求对前道设备而言，HBM会带动前道制造设备的需求，但是相对有限，后道的封测设备则存在量价齐升的逻辑，另外，若未来混合键合技术得以应用，混合键合设备市场规模将会有明显扩容。建议关注建议关注：前道制造环节前道制造环节：

4、北方华创、中微公司、拓荆科技、芯源微、盛美上海、华海清科、精测电子等；封测环节封测环节：长川科技、精智达、盛美上海、华封科技（未上市）、光力科技、华海清科、拓荆科技、芯源微等。风险提示风险提示：新技术开发/量产进度不及预期风险、设备厂商的相关设备验证进展不及预期风险、地缘政治风险等资料来源：方正证券研究所wWiZnVeWiXjZmVaQ9RaQoMnNmOtPiNnNqMeRqQtR9PnMqQuOmRmMNZtQoP1、基本介绍：HBM由单层DRAM堆叠而来，优异性能可缓解内存墙问题3HBMHBM是是DRAMDRAM芯片进行芯片进行3 3D D堆叠后的存储颗粒堆叠后的存储颗粒，优异性能适配优

5、异性能适配AIAI时代的算力需求时代的算力需求。当下AI时代已经正式拉开序幕，随着以数据为中心的技术高速发展，ChatGPT等大语言模型需要的数据量呈现指数级增长，内存技术的发展相比处理器而言明显滞后，内存墙（存储能力无法满足数据处理的带宽、容量、时延、功耗时出现的现象）问题成为业内亟需解决的问题。而HBM将DRAM芯片进行三维堆叠（当前技术已经可以实现12层堆叠），同时增加容量和带宽，内存墙问题得到有效缓解。资料来源：Micron、Samsung、方正证券研究所图：采用HBM内存颗粒的算力卡（左图）和HBM结构示意图（右图）图：内存墙现象愈发明显2、市场情况：目前HBM技术发展至第五代，全球

6、主要供应商为SK 海力士、三星和镁光4HBMHBM技术基本保持技术基本保持2 2年迭代一次的速度年迭代一次的速度，预计三大厂均能在上半年完成第五代产品的量产出货预计三大厂均能在上半年完成第五代产品的量产出货。2014年，SK 海力士联合AMD研发第一款HBM芯片，2015年首先亮相于AMD的R9 390X和R9 390显卡，随后，三星跟进布局，2020年，在三星、SK海力士先后量产HBM2e之后，镁光也加入HBM出货行列。发展至今，HBM技术已经来到第五代，根据各大厂的规划，我们预计今年上半年三家大厂均可实现HBM3e的量产出货。从不同技术代来看从不同技术代来看，HBMHBM3 3正逐步成为主