HBM 即高帶寬存儲器，是一種基于 3D 堆疊工藝的 DRAM 記憶體晶片，具有高記憶體帶寬、低能耗、更多 I/O 數量、更小尺寸等優勢。
自2013 年海力士首次制造問世以來，HBM 已疊代至第五代 HBM3E，該代際産品最大容量為 36GB，每引腳最大資料速率為 9.2Gbps，最大帶寬超過每秒 1.18TB。ChatGPT 爆火 AI 大模型迎來快速發展，引爆算力需求，HBM 助力突破存儲瓶頸，成為高速計算平台的最優解決方案。
為應對NVIDIA 和大型 CSP 廠商對高帶寬存儲訂單的不斷增加，各大存儲供應商持續擴大 HBM 産量，有望推動 HBM 市場規模在 2024 年達到 169 億美元，同比增長 288 %，占 DRAM 産業産值比重或提升至 20.1%，同比提升 11.7pct。SK 海力士獨占 HBM 市場半壁江山，三星有望逐漸縮小差距。根據 TrendForce 資料，2022 年三大原廠 HBM 份額分别為 SK 海力士占比50%，三星占比約 40%，美光（Micron）占比約 10%。
SK 海力士獨占半壁江山
SK 海力士具備先發優勢，三星奮起直追，美光專注先進世代産品。目前 HBM 的量産廠商是三大存儲廠，2012 年海力士成功研發 HBM1 後，三星奮起直追，2016 年即宣布開始量産4GB HBM2 DRAM，并在同年開始生産 8GB HBM2。2019 年 8 月，SK 海力士宣布成功研發出新一代“HBM2e”；2020 年 2 月，三星也正式宣布推出其 16GB HBM2e 産品“Flashbolt”，于 2020 年上半年開始量産。2021 年 10 月，SK 海力士釋出了全球首款HBM3，并于 2022 年 6 月正式量産，供貨英偉達，擊敗了三星再度于 HBM 上拿到了技術和市場優勢。而另一大存儲廠商美光在2018 年放棄 HMC 後才轉向 GDDR6 和 HBM産品的研發，将更多研發投入HBM3E 及更先進世代産品。
SK 海力士獨占 HBM 市場半壁江山，三星有望逐漸縮小差距。根據 TrendForce 資料，2022 年三大原廠 HBM 份額分别為 SK 海力士占比 50%，三星占比約 40%，美光（Micron）占比約10%。SK 海力士目前在 HBM3 生産方面處于領先地位，是 NVIDIA 伺服器 GPU的主要供應商。由于三星從CSP 獲得的訂單數量不斷增加，預計 2024 年三星與 SK 海力士之間的市場佔有率差距将大幅縮小。主要專注于 HBM3E 開發的美光科技未來兩年的市場佔有率可能會略有下降。
HBM 供應依然緊俏，2024 年訂單量預計持續攀升。HBM Die Size 較 DDR5 同制程與同容量尺寸大35～45%；良率（包含 TSV 封裝良率），則比起 DDR5 低約 20～30%；生産周期（包含TSV）較 DDR5 多 1.5~2 個月不等。HBM 生産周期較 DDR5 更長，從投片到産出與封裝完成需要兩個季度以上。
是以，急欲取得充足供貨的買家需要更早鎖定訂單量，據TrendForce 集邦咨詢了解，大部分針對 2024 年度的訂單都已經遞交給供應商，除非有驗證無法通過的情況，否則目前來看這些訂單量均無法取消。以 HBM 産能來看，三星/SK 海力士/美光至 2024 年底的 TSV HBM 月總産能有望達到 130K/120~125K/20K。
“記憶體牆”已成為重要的性能瓶頸
HBM（High Bandwidth Memory）即高帶寬存儲器，是一種基于 3D 堆疊工藝的 DRAM 記憶體晶片，具有高記憶體帶寬、低能耗、更多I/O 數量、更小尺寸等優勢。随着顯示卡晶片快速發展，GDDR5 已經逐漸不能滿足對帶寬的需求，技術發展也進入瓶頸期，阻礙了顯示卡晶片性能的持續提升。
在每個 HBM 封裝内部，多個 DRAM die 通過 TSV（矽通孔）和 Microbump（微凸塊）連接配接，堆疊後連接配接到下層DRAM 的邏輯 die；DRAM 再通過 uBump 和 Interposer（中介層）連接配接GPU 晶片。Interposer 再通過 Bump 連接配接到 BALL，BGA ball 再連接配接到封裝基闆上。
HBM 技術快速疊代，向更大帶寬、更快傳輸速率演進。2014 年推出的 HBM1 帶寬為128Gb/s，高于 DDR4 和 GDDR5，容量為 1GB，同時較小的尺寸能夠消耗較低的功率；海力士在2018 年推出了 HBM2，性能是 HBM1 的 2-3 倍，帶寬達到了 307GB/s，容量擴大到了 4-8 倍。
2020 年海力士又推出了 HBM2 的擴充版本——HBM2E，帶寬和容量進一步擴大，到 2022 年海力士推出并量産了全球首款 HBM3，堆疊層數達到了 8/12 層，容量已提高到了 16/24GB。2024 年 2 月，美光科技表示，其 HBM3E 記憶體已開始量産，并将用于英偉達的 H200 計算 GPU，預計于 2024 年第二季度發貨。HBM3E 最大容量為36GB，每引腳最大資料速率為 9.2Gbps，最大帶寬超過每秒 1.18TB。
大模型要求算力提升速度加快，HBM 助力突破存儲瓶頸。ChatGPT 爆火 AI 大模型迎來快速發展，引爆算力需求。GPT-3 等超大語言模型對算力的提升速度要求已經突破了後摩爾時代算力提升速度的極限，“記憶體牆”已成為重要的性能瓶頸。記憶體牆問題不僅與記憶體的大小有關，還與記憶體的傳輸帶寬有關。
在過去20 年間硬體的峰值計算能力提高了90000 倍，即使存儲器從 DDR 發展到 GDDR6x，記憶體/硬體互聯帶寬也隻提高了 30 倍。HBM 相比 DDR 具有更高的帶寬和更低的功耗，是高速計算平台的最優解決方案。
AI 需求爆發驅動 HBM 快速增長
HBM3 成高端AI 訓練晶片主流選擇。目前 NVIDIA 的 A100 和 H100，分别搭載了達80GB 的 HBM2E 和 HBM3，在 Grace Hopper 晶片中，單顆晶片的 HBM 搭載容量再提升20%，達到 96GB。2024 年 GTC 人工智能大會正式釋出 Blackwell 晶片，單顆晶片的 GPU顯存容量高達192GB，搭載 HBM3E，顯存帶寬有 8TB/s。此外 AMD 的 MI300 也搭載HBM3，其中 MI300X 容量達 192GB，八顆 HBM3 堆棧帶寬達 5.2TB/s。
HBM 市場規模迎來快速增長，預計 24 年全球達 169 億美元市場空間。為應對 NVIDIA和大型CSP 廠商對高帶寬存儲訂單的不斷增加，各大存儲供應商持續擴大 HBM 産量，TrendForce 根據供應商目前的生産計劃進行的預測表明，到 2024 年，HBM 位元供應量将增加260%。
2023 年至 2024 年将是 AI 發展的關鍵年，将引發對 AI 訓練晶片的大量需求，進而提高 HBM 配置率。2023 年起市場主要需求将從 HBM2e 轉向 HBM3，根據TrendForce 資料及預測，2022-2024 年 HBM3 需求占比分别為 8%/39%/60%，HBM3 憑借其卓越性能加持 ASP 顯著高于前序版本，或進一步推動 HBM 市場規模在 2024 年達到169 億美元，同比增長 288 %，屆時 HBM 占 DRAM 産業産值比重或提升至 20.1%，同比提升 11.7pct。
雅克科技：SK 海力士前驅體供應商
HBM 需求高增有望帶動上遊材料需求，建議關注雅克科技（前驅體）、華海誠科（環氧塑封料+底填料）、德邦科技（底填料）、上海新陽（電鍍液）。
半導體材料平台公司，國内獨家LNG 闆材廠受益 LNG 船放量。公司主營電子材料、LNG 保溫絕熱闆材、阻燃劑三大闆塊。其中電子材料業務包括半導體前驅體材料/SOD、光刻膠及配套試劑、電子特氣、矽微粉及LDS 輸送系統等。LNG 船保溫絕熱材料用于-162°C超低溫條件，是保證液化氣儲運安全性和經濟性的核心技術之一，目前全球僅 3 家公司在生産LNG 保溫闆材，其中 2 家在南韓。公司是目前國内唯一一家通過 GTT 和船級社認證的LNG 保溫絕熱闆材供應商。公司領先于國外闆材制造商完成 GTT 新技術NO96 super+的智能産線建設，并成功生産出合格産品傳遞客戶使用，公司闆材第二工廠建設工作基本完成，後續将陸續投入生産。
全球前驅體領先廠商，有望受益HBM 存儲擴産。前驅體材料是半導體材料中用于薄膜沉積工藝的核心材料。公司是全球領先的前驅體供應商之一，産品在DRAM 可以滿足全球最先進存儲晶片制程1b、200X 層以上 NAND、邏輯晶片 3 納米的量産供應，覆寫矽類前驅體、High-K 前驅體、金屬前驅體。公司封裝材料産品包括中高端 EMC 球形封裝材料、MUF 用球形矽微粉、覆銅闆用球形矽微粉、LOW-α球形矽微粉等。公司電子材料業務客戶包括SK 海力士、美光、三星電子、長江存儲、合肥長鑫等知名晶片制造商。随着AI 帶動的 HBM 需求增長，公司有望受益于三大存儲廠擴産需求。
華海誠科：國内環氧塑封料領先廠商
國内環氧塑封料領先廠商，布局FC 底填膠+液态塑封料享協同效應。公司主要産品為環氧塑封料和電子膠黏劑。環氧塑封料方面公司應用于DIP、TO、SOT、SOP 等傳統封裝形式的産品，具備品質穩定、性能優良、成本效益高等優勢，且應用于SOT、SOP 領域的高性能類環氧塑封料的産品性能已達到了外資廠商相當水準，并在長電科技、華天科技等部分主流廠商逐漸實作了對外資廠商産品的替代，市場佔有率持續增長。公司電子膠黏劑為半導體器件提供粘結、導電、導熱、塑封等複合功能，可廣泛應用于晶片粘結、晶片級塑封、闆級組裝等不同的封裝環節。晶片級電子膠黏劑技術含量高，市場基本由外資廠商壟斷，公司是國内極少數同時布局“倒裝晶片底部填充材料（FC 底填膠）”與“液态塑封料（LMC）”的内資半導體封裝材料廠商，在技術研發等方面與環氧塑封料具有協同效應，有望豐富公司産品線，強化公司封裝領域布局。
布局先進封裝有望打破外資壟斷，HBM 用材料正在驗證中。公司在先進封裝領域研發了應用于QFN、BGA、FC、SiP 以及 FOWLP/FOPLP 等封裝形式的封裝材料，其中應用于QFN 的産品已實作小批量生産與銷售，FC 底填膠已認證客戶驗證，液态塑封材料（LMC）正在客戶驗證過程中。此外，HBM 因疊層厚度較高需使用特殊的顆粒塑封料封裝（GMC），目前GMC 産品仍由外資壟斷。公司自主研發 GMC 産品，可用于 HBM 産品。根據公司公告可用于HBM 材料的産品已認證部分客戶認證。公司有望受益于 HBM 旺盛需求，持續推進先進封裝領域布局，逐漸實作産業化并打破外資廠商壟斷地位。
德邦科技：國内高端電子封裝材料領先廠商
國内高端電子封裝材料領先廠商，助力加速國産替代。公司專注于高端電子封裝材料領域，産品形态為電子級粘合劑和功能性薄膜材料，廣泛用于晶圓加工、晶片級封裝、功率器件封裝等不同封裝工藝環節和場景。公司産品按應用可分為四大類：1）內建電路封裝材料：晶片固晶導電膠、晶圓UV 膜等産品已在華天科技、長電科技等知名封測廠實作量産供貨。2）智能終端封裝材料：已進入國内外知名品牌供應鍊并實作大批量供貨，與國外供應商直接競争。3）新能源應用材料：包括用于新能源車動力電池、光伏電池、儲能電池等領域的封裝材料，已批量供應通威股份等光伏元件龍頭企業，并陸續通過甯德時代、比亞迪等動力電池頭部企業驗證測試。4）高端裝備應用材料：包括軌道交通、汽車制造等高端裝備應用領域。目前高端電子封裝材料市場主要為德國漢高、富樂、陶氏化學等歐美廠商以及日東電工、日本琳得科、日本信越等日本廠商所占據，國内廠商仍以通用型和中低檔封裝材料為主。公司是國内高端電子封裝材料的領先廠商，品類豐富，能夠實作産品快速疊代，有望加速高端電子封裝材料國産替代。
堅持研發投入，晶片級底部填充膠驗證進展順利。HBM 由多層 DRAM 堆疊，每一層DRAM 之間通過 Bump 焊接，焊接後 DRAM 與 DRAM 中存在空隙，Bump 非常脆弱，故需用underfill 填充保護，起到應力平衡的作用。公司持續加大在內建電路領域的研發投入，承擔了“用于 Low-k 倒裝晶片 TCB 工藝的底部填充材料研發與産業化”國家重大科技“02 專項”課題項目，牽頭承擔了“窄間距大尺寸晶片封裝用底部填充膠材料（underfill）應用研究”國家重點研發計劃項目。截至 2023 年 4 月，公司晶片級底部填充膠已開始配合國内領先晶片半導體廠商進行驗證測試。
沃格光電：多年布局掌握TGV 核心技術
多年顯示精加工積累，全面布局玻璃基産品。公司主要分為平闆顯示器件精加工業務闆塊和光電子器件産品業務，其中平闆顯示器件精加工業務主要包括TFT 液晶顯示面闆的薄化、鍍膜、切割等，光電子器件産品業務主要包括觸控模組及元件、背光模組、高端光學膜材模切等。公司在平闆顯示器件精加工業務穩步經營的基礎上，始終堅持以技術創新為驅動力，以市場為導向，以客戶需求為目标，緊緊圍繞“玻璃基”精密線路基闆在Mini LED 背光、Mini/Micro LED 直顯及半導體封裝領域的新技術、新材料的量産化應用。
掌握TGV 核心技術，半導體通信領域發展空間廣闊。基于 TGV 技術的玻璃基 IC 封裝載闆，其相較于其他封裝材料的優勢主要展現在：（1）玻璃可以介電損耗更低，更薄，線路精密度更高，以此減少線路扇出層數，提升信号傳送速度和功率效率，降低功耗；（2）穩定性更高，主要展現在高絕緣性能、高剛性、高耐用性、低膨脹系數；（3）玻璃更容易實作3D 封裝結構；（4）玻璃成本更低，目前存儲、cpu、gpu 晶片等封裝載闆基本是用高性能的載闆材料；而玻璃相比之下更易實作大面積生産，更具成本效益。玻璃基作為晶片封裝載闆具備更優的散熱性、信号傳輸等優勢，其在大功率器件封裝和高算力資料中心伺服器、CPO 封裝等領域具有廣泛的應用空間，有望受益于行業發展。沃格光電是全球少數掌握TGV 技術的廠家之一，具備行業領先的玻璃薄化、TGV（玻璃基巨量互通技術）、濺射銅以及微電路圖形化技術，擁有玻璃基巨量微米級通孔的能力，最小孔徑可至10μm，厚度最薄 0.09-0.2mm 實作輕薄化。作為晶片封裝基闆材料的選擇，從闆材特性并結合成本看，玻璃基低膨脹系數、低漲縮、低闆翹、高圖形化精度，更加比對高精度的技術要求以及更大的降本空間，玻璃能提供更優的解決方案。
上海新陽：功能性濕電子化學品平台型公司
功能性濕電子化學品平台型公司，多産品線全面開花。公司主營半導體材料及環保功能性氟碳塗料兩大業務闆塊。其中半導體材料業務覆寫電鍍、清洗、光刻、研磨四大工藝，主要産品包括電鍍液及添加劑、清洗液、光刻膠、封裝材料及配套裝置産品。1）清洗液：公司幹法蝕刻後清洗液産品已經實作14nm 及以上技術節點全覆寫，同時在鋁互連幹法蝕刻後清洗液“卡脖子”關鍵原材料非羟胺上實作了重大技術突破。2）蝕刻液：目前已量産的應用于128 層、192 層及以上的氮化矽蝕刻液産品已規模化銷售。3）光刻膠：2022年KrF 光刻膠産品通過認證客戶不斷增加，已在國内主流晶圓制造廠商處實作供貨；KrF光刻膠部分産品形成訂單，ArF 光刻膠部分産品驗證效果良好，繼續加速推進用戶端其他光刻膠産品推廣測試。4）研磨液：CMP 研磨液已有成熟的 STI Slurry、Poly slurry，W slurry 系列産品通過客戶測試，進入批量化生産階段。
堅持自主創新，電鍍液産品打破進口壟斷。電鍍液及其添加劑是實作互聯技術的關鍵工藝材料。公司自成立以來堅持技術創新，研發出第一代電子電鍍與電子清洗技術，以半導體封裝表面處理所需的去毛刺溶液和無鉛純錫電鍍添加劑為核心産品；近年來重點投資研發并成功産業化晶圓制程超純化學品-晶片銅互連電鍍液和刻蝕清洗液。
來源：華創證券