11 月 17 日周五，HBM 概念股持续活跃，华海诚科、中富电路 20CM 涨停，壹石通涨超 16%，联瑞新材、赛腾股份等跟涨。
消息面上，AI 引爆 HBM 存储芯片需求，英伟达新一代 AI 芯片 H200 搭载 HBM3e，存储三大巨头争相推进 HBM 扩产，三星、SK 海力士计划将 HBM 产量提高至 2.5 倍。
根据方正证券在最近的报告中的介绍，AI 算力需求增长打开 HBM 市场空间，2022 年全球 HBM 市场规模约为 36.3 亿美元，预计至 2026 年市场规模将达 127.4 亿美元，CAGR 达 37%。当前 HBM 市场三分天下，SK 海力士技术领先，三星、美光正加速追赶。
其中，TSV 为 HBM 核心工艺，电镀、测试、键合需求也将提升。到 2026 年，先进封装和高端互联应用中电镀材料市场规模预计超过 12 亿美元。同时 HBM 高带宽特征拉动键合需求，推动固晶步骤和固晶机单价提升。
<h2>算力带动 HBM 需求井喷技术迭代加速</h2>
HBM 具有高容量、高带宽、低延时与低功耗等优点，历经多次迭代后性能得到多维提升。
根据方正证券的介绍：
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HBM（High Bandwidth Memory）即高带宽存储器，属于图形 DDR 内存的一种，通过使用先进的封装方法（如 TSV 硅通孔技术）垂直堆叠多个 DRAM，与 GPU 通过中介层互联封装在一起。
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HBM 的优点在于打破内存带宽及功耗瓶颈，方正证券指出：
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而基于 TSV 工艺的 DRAM 堆叠技术则显著提升了带宽，并降低功耗和封装尺寸。根据 SAMSUNG，3DTSV 工艺较传统 POP 封装形式节省了 35% 的封装尺寸，降低了 50% 的功耗，并且对比带来了 8 倍的带宽提升。
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成本方面来看，HBM 由于其复杂的设计及封装工艺导致产能较低同时成本较高，HBM 的平均售价至少是 DRAM 的三倍，此前受 ChatGPT 的拉动同时受限产能不足，HBM 的价格一路上涨，与性能最高的 DRAM 相比 HBM3 的价格上涨了五倍。
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方正证券指出：
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HBM 虽然价格远高于普通 DRAM，但相对于同样靠近处理器的 SRAM 价格更低。随着工艺成熟度提高带来的产能释放，其显著的尺寸及低能耗优势或将成为驱动 HBM 进入高端消费领域尤其是移动领域应用的重要力量。
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HBM 产品问世至今，HBM 技术已经发展至第四代，第五代 HBM3E 已在路上。随着 AMD、英伟达等推出的 GPU 竞相搭载 HBM 芯片，HBM 正成为 HPC 军备竞赛的核心。
方正证券指出，CPU 搭配 HBM 先河已开，配合 DDR 提供灵活计算方案。
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CPU 处理的任务类型更多，且更具随机性，对速率及延迟更为敏感，HBM 特性更适合搭配 GPU 进行密集数据的处理运算。考虑到 HBM 的内存带宽大但容量相对小，而 DDR 一般容量相对大但内存带宽小，根据不同场景将 DDR 和 HBM 搭配使用，可提供更为灵活的内存运算形式。
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<h2>TSV 为核心工艺，电镀、测试、键合需求将提升</h2>
展望未来，HBM 市场规模高速增长，HBM3 份额将持续大幅提升。方正证券预计：
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2023 年主流 HBM 需求从 HBM2E 升级为 HBM3 甚至 HBM3E，HBM3 需求比重预估约为 39%，较 2022 年提升超 30%，并在 2024 年达到 60%，届时份额比重也将超过 HBM2E。
根据 TrendForce，2022 年全球 HBM 容量约为 1.8 亿 GB，2023 年增长约 60% 达到 2.9 亿 GB，2024 年将再增长 30%。以 HBM 每 GB 售价 20 美元测算，2022 年全球 HBM 市场规模约为 36.3 亿美元，预计至 2026 年市场规模将达 127.4 亿美元，对应 CAGR 约 37%。
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具体来看，TSV 为核心工艺，电镀、测试、键合需求将提升，相关电镀材料市场规模有望进一步增长，同时也将推高固晶步骤和固晶机单价。
1、TSV 需求将增长带动电镀市场增长
TSV（Through-Silicon-Via，先进封装工艺中的重要一环）为 HBM 核心工艺，HBM 需要通过 TSV 来进行垂直方向连接，该环节成本占比接近 30%。
进一步来看，TSV 通孔填充对性能至关重要，铜为主流填充材料。TSV 加工流程包括孔成型、沉积绝缘层、减薄、电镀、CMP 等。其中，铜凭借其超低电阻率和成本，被认为是最合适的填充材料。
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TSV 成本结构中通孔填充占比 25%，先进封装驱动电镀市场持续增长。TSV 工艺中，通孔蚀刻占比最高，为 44%，其次为通孔填充和减薄，分别为 25% 和 24%。TECHCET 预计先进封装和高端互联应用中，电镀材料全球市场规模 2022 年接近 10 亿美元，到 2026 年预计超过 12 亿美元。
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目前，英伟达 H100GPU 订单已排至 2024 年，CoWos 成 HBM 重要瓶颈。HBM 的高焊盘数和短迹线长度需要 2.5D 先进封装技术，以实现密集的短连接。而全球先进的封装厂商虽可以提供类似于 CoWos 的解决方案，但硅中介层仍需外购，这也进一步加大了 AI 芯片厂商对台积电 CoWos 的需求。
2、带动测试、固晶设备需求增长
HBM 需要进行 KGSD（KnownGoodStackedDie）测试，拉动测试需求。传统的 DRAM 测试流程包括晶圆级和封装级测试，晶圆级测试由老化测试、冷/热测试和修复组成，而 HBM 需要进行额外的预键合测试，以检测电路中的缺陷。除此以外，针对 HBM 中的 TSV、散热问题均需要进行额外的测试，而 HBM 底部的 Basedie 也需要进行逻辑芯片的测试，测试需求相较于传统 DRAM 大幅增加。且由于 HBM 的 I/O 密度远大于 DRAM，测试方案也需要重新开发。
随着存储芯片的制造节点不断缩小，封装尺寸和凸点间距也需要相应缩小，TCB/混合键合技术正在得到越来越多的青睐。混合键合推动键合步骤和设备单价增加。
<h2>SK 海力士技术领先，三星、美光加速追赶</h2>
目前 HBM 市场格局三分天下，海力士领先。根据 TrendForce，2022 年全年 SK 海力士占据了 HBM 全球市场规模的 50%。其次是三星，占 40%，美光占 10%。
TrendForce 预测，今年海力士和三星的 HBM 份额占比约为 46-49%，而美光的份额将下降至 4%-6%，并在 2024 年进一步压缩至 3%-5%。
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SK 海力士技术领先，核心在于 MR-MUF 技术。根据方正证券介绍：
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MR-MUF 是海力士的高端封装工艺，在芯片和芯片之间使用一种称为液态环氧树脂塑封的物质填充并粘贴。对比 NCF，MR-MUF 能有效提高导热率，并改善工艺速度和良率。除了 MR-MUF 技术，SK 海力士还在积极布局各种封装技术，包括混合键合（HybridBonding）以及 Fan-outRDL（扇出型重新分配层）等多项技术。
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方正证券预计，SK 海力士将 HBM4 的生产目标定在了 2026 年：
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23 年 4 月，SK 海力士实现了全球首创的 12 层硅通孔技术垂直堆叠芯片，容量达到 24GB，比上一代 HBM3 高出 50%，SK 海力士计划在今年年底前提供 HBM3E 样品，并在 2024 年开始量产，公司将 HBM4 的生产目标定在了 2026 年。
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三星则万亿韩元新建封装线，预计 25 年量产 HBM4。方正证券指出：
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为了应对 HBM 市场的需求，三星电子建设新的 HBM 封装线，总投资额达到 7000-10000 亿韩元，预计在新的封装线上大规模生产 HBM，并且正在投入量产 8 层、12 层的 HBM3 产品。
三星预计将在 2023 年 Q4 开始向北美客户供应 HBM3，HBM3 销售额在三星 DRAM 总销售额占比预计将从 2023 年的 6% 提升到 2024 年的 18%，并将在 2023 下半年推出具有更高性能和更大容量的 HBM3P，在 2024Q1 推出 12 层 HBM3E 的样品，在 2025 年实现 HBM4 的量产，进一步提升 HBM 的性能和容量。
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方正证券认为，三星的优势在于作为存储厂商和晶圆代工厂，既提供了 HBM 方案也提供了多 HBM 封装方案，一站式的方案有助于收获更多订单。三星提供了 2.5D 和 3D 在内的丰富的先进封装交钥匙解决方案。
美光预计在 24 年量产 HBM3E，供应英伟达下一代 GPU，同时还有多代产品研发中。方正证券指出：
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在 2024 年通过 HBM3E 实现追赶，预计其 HBM3E 将在 2024Q3 或者 Q4 开始为英伟达的下一代 GPU 供应。
除了即将推出的 HBM3Gen2 产品之外，美光还宣布已经在开发 HBMNext 内存，预计在 2026 年推出，该 HBM 将为每个堆栈提供 1.5TB/s–2+TB/s 的带宽，容量范围为 36GB 至 64GB。
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本文选取自方正证券《先进封装专题二：HBM 需求井喷，国产供应链新机遇》，分析师郑震湘（登记编号：S1220523080004）、佘凌星（登记编号：S1220523070005）

方正证券指出，HBM 产业链中 TSV 为核心工艺，电镀、测试、键合需求也将提升。AI 算力需求增长打开 HBM 市场空间，预计至 2026 年市场规模将达 127.4 亿美元，CAGR 达 37%。

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