未來(lái)四年HBM市場(chǎng)將飆升52%

DRAM產(chǎn)業(yè)在生成式AI中受益匪淺，未來(lái)DRAM產(chǎn)業(yè)格局將發(fā)生重大變化。

市場(chǎng)研究公司Omdia最新分析顯示，SK海力士第三季度在DRAM領(lǐng)域的市場(chǎng)份額已達(dá)到35%。隨著高帶寬內(nèi)存（HBM）在人工智能時(shí)代（AI）的重要性日益增加，預(yù)計(jì)DRAM行業(yè)將轉(zhuǎn)向以質(zhì)量為中心的“贏者通吃”。

Omdia高級(jí)研究員Jung Sung-kong表示，DRAM產(chǎn)業(yè)從生成式AI中受益匪淺，未來(lái)DRAM產(chǎn)業(yè)格局將發(fā)生重大變化，在生成式AI蓬勃發(fā)展下，AI和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可望成為推動(dòng)DRAM需求的中長(zhǎng)期因素，而HBM市場(chǎng)目前增長(zhǎng)顯著。

HBM產(chǎn)品問(wèn)世至今，HBM技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至第四代，第五代HBM3E已在路上。隨著AMD、英偉達(dá)等推出的GPU競(jìng)相搭載HBM芯片，HBM正成為HPC軍備競(jìng)賽的核心。

Omdia研究顯示，從2023年到2027年，DRAM市場(chǎng)收入的年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為21%，而HBM市場(chǎng)預(yù)計(jì)將飆升52%。HBM今年在DRAM市場(chǎng)收入中的份額預(yù)計(jì)將超過(guò)10%，到2027年將接近20%。

Jung指出，隨著AI浪潮帶動(dòng)AI服務(wù)器的發(fā)展，全球科技巨頭紛紛競(jìng)購(gòu)HBM，盡管HBM制造商計(jì)劃明年將產(chǎn)能增加一倍以上，但長(zhǎng)達(dá)52周的積壓訂單似乎不足以滿足需求。

SK海力士是目前全球唯一量產(chǎn)新一代HBM3產(chǎn)品的供應(yīng)商。HBM的平均價(jià)格比傳統(tǒng)DRAM高5至7倍，更換周期則短了1至2年，SK海力士在DRAM領(lǐng)域的市場(chǎng)份額也因此增加，第三季度的市場(chǎng)份額為35%，創(chuàng)歷史新高。

Omdia預(yù)計(jì)HBM的需求將繼續(xù)超過(guò)供應(yīng)。此外，從明年開(kāi)始，DRAM公司可能會(huì)越來(lái)越關(guān)注HBM等高端產(chǎn)品，從而將主流產(chǎn)品置于較低的優(yōu)先級(jí)。

報(bào)道稱，以往廠商通過(guò)專注于高需求產(chǎn)品來(lái)獲得成本競(jìng)爭(zhēng)力，從而增強(qiáng)業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力，這種做法也有望改變。由于HBM屬于優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，其良率不易提高，因此保證質(zhì)量對(duì)于擴(kuò)大市場(chǎng)供應(yīng)至關(guān)重要。

AI熱潮下，存力站上風(fēng)口，美光總裁兼CEO梅赫羅特拉更放出“AI即內(nèi)存”的豪言——“當(dāng)你展望未來(lái)時(shí)，它就等于人工智能，而人工智能等于內(nèi)存?！?/p>

在所有存儲(chǔ)芯片中，HBM被看做是“最適用于AI訓(xùn)練、推理的存儲(chǔ)芯片”。

HBM打破內(nèi)存帶寬及功耗瓶頸。其主要基于與處理器相同的“Interposer”中介層互聯(lián)實(shí)現(xiàn)近存計(jì)算，顯著減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，且節(jié)省布線空間。而基于TSV工藝的堆疊技術(shù)則顯著提升了帶寬，并降低功耗和封裝尺寸。更有數(shù)據(jù)顯示，3D TSV工藝較傳統(tǒng)POP封裝形式節(jié)省了35%的封裝尺寸，降低了50%功耗，并且對(duì)比帶來(lái)8倍帶寬提升。

HBM正成為HPC軍備競(jìng)賽的核心。算力需求井噴疊加產(chǎn)能受限，HBM價(jià)格高增，市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)。從成本端來(lái)看， HBM平均售價(jià)至少是DRAM三倍；而此前受ChatGPT的拉動(dòng)同時(shí)受限產(chǎn)能不足，HBM價(jià)格一路上漲，與性能最高的DRAM相比，HBM3的價(jià)格上漲了五倍。

落實(shí)到產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上，HBM將拉動(dòng)上游設(shè)備及材料用量需求提升。

TSV需求將增長(zhǎng)帶動(dòng)電鍍市場(chǎng)增長(zhǎng)

TSV（Through-Silicon-Via，先進(jìn)封裝工藝中的重要一環(huán)）為HBM核心工藝，HBM需要通過(guò)TSV來(lái)進(jìn)行垂直方向連接，該環(huán)節(jié)成本占比接近30%。

進(jìn)一步來(lái)看，TSV通孔填充對(duì)性能至關(guān)重要，銅為主流填充材料。TSV加工流程包括孔成型、沉積絕緣層、減薄、電鍍、CMP等。其中，銅憑借其超低電阻率和成本，被認(rèn)為是最合適的填充材料。

TSV成本結(jié)構(gòu)中通孔填充占比25%，先進(jìn)封裝驅(qū)動(dòng)電鍍市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)。TSV工藝中，通孔蝕刻占比最高，為44%，其次為通孔填充和減薄，分別為25%和24%。TECHCET預(yù)計(jì)先進(jìn)封裝和高端互聯(lián)應(yīng)用中，電鍍材料全球市場(chǎng)規(guī)模2022年接近10億美元，到2026年預(yù)計(jì)超過(guò)12億美元。

目前，英偉達(dá)H100GPU訂單已排至2024年，CoWos成HBM重要瓶頸。HBM的高焊盤(pán)數(shù)和短跡線長(zhǎng)度需要2.5D先進(jìn)封裝技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)密集的短連接。而全球先進(jìn)的封裝廠商雖可以提供類似于CoWos的解決方案，但硅中介層仍需外購(gòu)，這也進(jìn)一步加大了AI芯片廠商對(duì)臺(tái)積電CoWos的需求。

帶動(dòng)測(cè)試、固晶設(shè)備需求增長(zhǎng)

HBM需要進(jìn)行KGSD（KnownGoodStackedDie）測(cè)試，拉動(dòng)測(cè)試需求。傳統(tǒng)的DRAM測(cè)試流程包括晶圓級(jí)和封裝級(jí)測(cè)試，晶圓級(jí)測(cè)試由老化測(cè)試、冷/熱測(cè)試和修復(fù)組成，而HBM需要進(jìn)行額外的預(yù)鍵合測(cè)試，以檢測(cè)電路中的缺陷。除此以外，針對(duì)HBM中的TSV、散熱問(wèn)題均需要進(jìn)行額外的測(cè)試，而HBM底部的Basedie也需要進(jìn)行邏輯芯片的測(cè)試，測(cè)試需求相較于傳統(tǒng)DRAM大幅增加。且由于HBM的I/O密度遠(yuǎn)大于DRAM，測(cè)試方案也需要重新開(kāi)發(fā)。

隨著存儲(chǔ)芯片的制造節(jié)點(diǎn)不斷縮小，封裝尺寸和凸點(diǎn)間距也需要相應(yīng)縮小，TCB/混合鍵合技術(shù)正在得到越來(lái)越多的青睞?；旌湘I合推動(dòng)鍵合步驟和設(shè)備單價(jià)增加。

審核編輯：劉清