計算機(jī)行業(yè)市場前景及投資研究報告：AI服務(wù)器HBM需求核心工藝變化供給端增量

證券研究報告|公司深度報告2024年1月25日AI服務(wù)器催化HBM需求爆發(fā)，核心工藝變化帶來供給端增量—算力系列報告（一）請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明報告摘要?

HBM助力AI服務(wù)器向更高帶寬、容量升級。HBM即高帶寬存儲，由多層DRAMdie垂直堆疊，每層die通過TSV穿透硅通孔+μbumps技術(shù)實現(xiàn)與邏輯die連接，使得8層、12層die封裝于小體積空間中，從而實現(xiàn)小尺寸于高帶寬、高傳輸速度的兼容，成為高性能AI服務(wù)器GPU顯存的主流解決方案。目前迭代至HBM3的擴(kuò)展版本HBM3E，提供高達(dá)8Gbps的傳輸速度和16GB內(nèi)存，由SK海力士率先發(fā)布，將于2024年量。?

需求端：HBM成為AI服務(wù)器標(biāo)配，催化其市場規(guī)模超50%增長。HBM主要應(yīng)用場景為AI服務(wù)器，最新一代HBM3e搭載于英偉達(dá)2023年發(fā)布的H200。根據(jù)Trendforce數(shù)據(jù)，2022年AI服務(wù)器出貨量86萬臺，預(yù)計2026年AI服務(wù)器出貨量將超過200萬臺，年復(fù)合增速29%。AI服務(wù)器出貨量增長催化HBM需求爆發(fā)，且伴隨服務(wù)器平均HBM容量增加，經(jīng)測算，預(yù)期25年市場規(guī)模約150億美元，增速超過50%。?

供給端：三大廠產(chǎn)能供不應(yīng)求，核心工藝變化帶來新增量。HBM供給廠商主要聚集在SK海力士、三星、美光三大存儲原廠，根據(jù)Trendforce數(shù)據(jù)，2023年SK海力士市占率預(yù)計為53%，三星市占率38%、美光市占率9%。HBM在工藝上的變化主要在CoWoS和TSV，配套供應(yīng)鏈及廠商有望受益：1）封測：通富微電、長電科技、太極實業(yè)、深科技；2）設(shè)備：賽騰股份、中微公司、拓荊科技；3）材料：雅克科技、聯(lián)瑞新材、壹石通、華海誠科。?

風(fēng)險提示：下游服務(wù)器需求不及預(yù)期風(fēng)險；行業(yè)競爭加劇風(fēng)險；技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期風(fēng)險。請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明2ⅠHBM助力AI服務(wù)器向更高帶寬、容量升級……………3Ⅱ

需求端：HBM成為AI服務(wù)器標(biāo)配，催化其市場規(guī)模超50%增長………9Ⅲ供給端：三大廠產(chǎn)能供不應(yīng)求，核心工藝變化帶來新增量………14Ⅳ

主要公司分析…………20請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明3HBM即高帶寬存儲器，應(yīng)用場景集中在服務(wù)器GPU顯存?

HBM（HighBandwidthMemory）即高帶寬存儲器，用于GPU與CPU之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，主要應(yīng)用場景集中在數(shù)據(jù)中心高性能服務(wù)器的GPU顯存，小部分應(yīng)用于CPU內(nèi)存芯片。HBM同樣為3D結(jié)構(gòu)，由多層DRAMdie垂直堆疊，每層die通過TSV（ThroughSiliconVia）穿透硅通孔+μbumps技術(shù)實現(xiàn)與邏輯die連接，再通過中階層與GPU/CPU/SoC連接，使得4層、8層、12層等數(shù)量die封裝于小體積空間中。圖表：HBM原理示意圖6圖表：HBM原理示意圖資料：AMD、太平洋證券研究院資料：AMD、太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明4HBM經(jīng)多次處理速度迭代，現(xiàn)至HBM3的擴(kuò)展版本HBM3E?

HBM經(jīng)多次處理速度迭代，現(xiàn)至HBM3的擴(kuò)展版本HBM3E，助力服務(wù)器推理性能提升。HBM1最早于2014年由AMD與SK海力士共同推出，作為GDDR競品，為4層die堆疊，提供128GB/s帶寬，4GB內(nèi)存，顯著優(yōu)于同期GDDR5。HBM2于2016年發(fā)布，2018年正式推出，為4層DRAMdie，現(xiàn)在多為8層die，提供256GB/s帶寬，2.4Gbps傳輸速度，和8GB內(nèi)存；HBM2E于2018年發(fā)布，于2020年正式提出，在傳輸速度和內(nèi)存等方面均有較大提升，提供3.6Gbps傳輸速度，和16GB內(nèi)存。HBM3于2020年發(fā)布，2022年正式推出，堆疊層數(shù)及管理通道數(shù)均有增加，提供6.4Gbps傳輸速度，傳輸速度最高可達(dá)819GB/s，和16GB內(nèi)存HBM3E由SK海力士發(fā)布HBM3的增強(qiáng)版，提供高達(dá)8Gbps的傳輸速度，24GB容量，計劃于2024年大規(guī)模量產(chǎn)。圖表：4層Dramdie到8層Dramdie圖表：HBM演進(jìn)路徑資料：SK海力士官網(wǎng)，美光官網(wǎng)，太平洋證券研究院資料：Sk海力士、太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明5HBM經(jīng)多次處理速度迭代，現(xiàn)至HBM3的擴(kuò)展版本HBM3E圖表：三大存儲原廠HBM演進(jìn)路徑資料：Trendforce，太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明6HBM助力AI服務(wù)器向更高帶寬、容量升級?

目前主流顯卡使用的顯存為GDDR5，但在應(yīng)用中仍存在痛點：1）消耗大量PCB面積：GPU核心周圍分布12/16顆GDDR5芯片，而GDDR芯片尺寸無法繼續(xù)縮小，占據(jù)更大空間，同時也需要更大的電壓調(diào)節(jié)模塊，2）GDDR5的功耗提升達(dá)到了對GPU性能提升產(chǎn)生負(fù)面影響的拐點：由于平臺和設(shè)備需要在邏輯芯片與DRAM之間的實現(xiàn)功耗平衡，而當(dāng)前GDDR進(jìn)入功能/性能曲線的低效區(qū)，不斷增長的內(nèi)存功耗在未來會阻礙GPU性能提升。圖表：GDDR5與HBM面積對比圖表：內(nèi)存能耗與邏輯ic能耗平衡拐點資料：AMD、太平洋證券研究院資料：AMD、太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明7HBM助力AI服務(wù)器向更高帶寬、容量升級?

相較于傳統(tǒng)GDDR解決方案，HBM在低功耗、超帶寬、小尺寸等方面優(yōu)勢顯著。圖表：GDDR5與HBM對比資料：AMD，太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明8Ⅰ

HBM助力AI服務(wù)器向更高帶寬、容量升級……………3ⅡⅢ需求端：HBM成為AI服務(wù)器標(biāo)配，催化其市場規(guī)模超50%增長……9供給端：三大廠產(chǎn)能供不應(yīng)求，核心工藝變化帶來新增量………14Ⅳ

主要公司分析…………20請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明9需求端：HBM廣泛應(yīng)用于AI服務(wù)器，市場主流服務(wù)器勻已采用HBM方案?

HBM因其高帶寬、低功耗、小體積等特性，廣泛應(yīng)用于AI服務(wù)器場景中。HBM的應(yīng)用主要集中在高性能服務(wù)器，最早落地于2016年的NVP100GPU（HBM2）中，后于2017年應(yīng)用在V100（HBM2）、于2020年應(yīng)用在A100（HBM2）、于2022年應(yīng)用在H100（HBM2e/HBM3），最新一代HBM3e搭載于英偉達(dá)2023年發(fā)布的H200，為服務(wù)器提供更快速度及更高容量。圖表：最新一代HBM3E應(yīng)用于NVH200圖表：HBM迭代為AI服務(wù)器帶來的帶寬提升帶寬（TB/s）6543210P100V100A100H100H200資料：英偉達(dá)官網(wǎng)、太平洋證券研究院資料：英偉達(dá)官網(wǎng)、太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明10需求端：

HBM廣泛應(yīng)用于AI服務(wù)器，市場主流服務(wù)器勻已采用HBM方案圖表：HBM在AI服務(wù)器的應(yīng)用資料：NVIDIA官網(wǎng)，AMD官網(wǎng)，太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明11需求端：

AI服務(wù)器出貨量增長催化HBM需求爆發(fā)，市場規(guī)模高速增長?

AI服務(wù)器出貨量增長催化HBM需求爆發(fā)，經(jīng)測算，HBM2025年市場規(guī)模將超過150億美元，增速超50%。全球服務(wù)器增雖長較為穩(wěn)健，但隨著大數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練需求AI服務(wù)器出貨量呈爆發(fā)式增長，2022年AI服務(wù)器出貨量86萬臺，滲透率不斷提升，AI服務(wù)器在整體服務(wù)器占比10%左右，預(yù)計2026年AI服務(wù)器出貨量將超過200萬臺，預(yù)計年復(fù)合增速29%。同時，主流AI服務(wù)器HBM容量需求從40GB向80GB、141GB升級，帶動平均HBM容量提升。我們測算，2025年HBM全球市場規(guī)模將達(dá)到150億美元，同比增速68%。圖表：AI服務(wù)器出貨量年化增速預(yù)計約29%圖表：HBM規(guī)模年化增速預(yù)計約31%全球AI服務(wù)器出貨量(萬臺）yoyHBM規(guī)模測算（億美元）yoy25045%40%35%30%25%20%15%10%5%2502001501005032.52200150100501.510.5000%020222023E2024E2025E2026E20222023E2024E2025E資料：TrendForce、太平洋證券研究院資料：太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明12需求端：

AI服務(wù)器出貨量增長催化HBM需求爆發(fā)，市場規(guī)模高速增長圖表：HBM規(guī)模測算202285.502023E118.302024E150.402025E189.50全球AI服務(wù)器出貨量（萬臺）yoy38%56.0026499.294%27%86.1051797.8279%26%110.5083759.0512%平均HBM容量（GB）AI服務(wù)器HBM需求增量（GB*萬臺）yoy40.013680.0單價（美元/GB）HBM規(guī)模測算（億美元）yoy20.035.030.025.027.3692.75239%155.3968%209.4035%資料：太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明13ⅠHBM助力AI服務(wù)器向更高帶寬、容量升級……………3Ⅱ

需求端：HBM成為AI服務(wù)器標(biāo)配，催化其市場規(guī)模超50%增長………9Ⅲ供給端：三大廠產(chǎn)能供不應(yīng)求，核心工藝變化帶來新增量………14Ⅳ

主要公司分析…………20請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明14供給端：三大存儲原廠占據(jù)主要市場份額?

HBM供給廠商主要聚集在SK海力士、三星、美光三大廠，SK海力士領(lǐng)跑。三大存儲原廠主要承擔(dān)DRAMDie的生產(chǎn)及堆疊，展開技術(shù)升級競賽，其中SK海力士與AMD合作發(fā)布全球首款HBM，23年率先供應(yīng)新一代HBM3E，先發(fā)奠定市場地位，主要供應(yīng)英偉達(dá)，三星供應(yīng)其他云端廠商，根據(jù)TrendForce數(shù)據(jù)，2022年SK海力士市占率50%、三星市占率40%、美光市占率10%左右，2023年SK海力士市占率預(yù)計為53%，三星市占率38%、美光市占率9%。圖表：HBM三大存儲原廠市場份額圖表：HBM4封裝方式變化將帶來格局再演化SK海力士三星美光100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20222023E資料：Trendforce、太平洋證券研究院資料：國家統(tǒng)計局、太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明15供給端：三大存儲原廠占據(jù)主要市場份額圖表：三大廠HBM規(guī)劃資料：Trendforce，太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明16供給端：存儲原廠加碼HBM產(chǎn)能投放，預(yù)計24年提升2.5倍?

存儲原廠加碼HBM產(chǎn)能，SK海力士24年產(chǎn)能計劃翻倍。SK海力士HBM3E將于24年上半年量產(chǎn)，目標(biāo)24年HBM產(chǎn)能翻倍，24年資本支出規(guī)劃雖與23年基本持平，但TSV相關(guān)投資將同比增加一倍以上。美光HBM3E將于24年初開始量產(chǎn)，預(yù)計24年資本支出75-80億美元，同比略高，主要用于HBM量產(chǎn)。三星規(guī)劃在天安廠新封裝線，用于大規(guī)模生產(chǎn)HBM，預(yù)計追加投資7億美元。圖表：三星及海力士計劃擴(kuò)充HBM產(chǎn)能圖表：HBM2產(chǎn)能釋放用于生產(chǎn)HBM320222023E2024E100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%HBM3HBM2E其他資料：公司公告、太平洋證券研究院資料：Trendforce、太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明17供給端的變化：核心工藝變化帶來帶來增量?

HBM在封裝工藝上的變化主要在CoWoS和TSV。1）CoWoS：是將DRAMDie一同放在硅中介層上，通過過ChiponWafer（CoW）的封裝制程連接至底層基板上，即將芯片通過ChiponWafer（CoW）的封裝制程連接至硅晶圓，再把CoW芯片與基板連接，整合成CoWoS。當(dāng)前，HBM與GPU集成的主流解決方案為臺積電的CoWoS，通過縮短互連長度實現(xiàn)更高速的數(shù)據(jù)傳輸，已廣泛應(yīng)用于A100、GH200等算力芯片中。圖表：2.5D與3D封裝示意圖圖表：CoW于CoWoS示意圖資料：臺積電、太平洋證券研究院資料：臺積電、太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明18供給端的變化：核心工藝變化帶來帶來增量?

HBM在封裝工藝上的變化主要在CoWoS和TSV。2）TSV：TSV硅通孔是實現(xiàn)容量和帶寬擴(kuò)展的核心，通過在整個硅晶圓厚度上打孔，在芯片正面和背面之間形成數(shù)千個垂直互連。在HBM中多層DRAMdie堆疊，通過硅通孔和焊接凸點連接，且只有最底部的die能向外連接到存儲控制器，其余管芯則通過內(nèi)部TSV實現(xiàn)互連。圖表：TSV技術(shù)實現(xiàn)多層DRAMDie堆疊圖表：TSV工藝價值量拆解臨時鍵合/解鍵合

銅電鍍

背面通孔露出

背面RDL

銅阻擋層PVD

刻蝕

襯底CVD

銅CMP

硬掩膜CVD10%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%資料：AMD、太平洋證券研究院資料：公司公告、太平洋證券研究院請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明19ⅠHBM助力AI服務(wù)器向更高帶寬、容量升級……………3Ⅱ

需求端：HBM成為AI服務(wù)器標(biāo)配，催化其市場規(guī)模超50%增長………9Ⅲ供給端：三大廠占據(jù)核心份額，核心工藝變化帶來新增量………14Ⅳ

主要公司分析…………20請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明20配套鏈——封測?

通富微電：公司具備國內(nèi)頂級2.5D/3D封裝平臺及超大尺寸FCBGA研發(fā)平臺，并且完成高層數(shù)再布線技術(shù)開發(fā)，為客戶提供晶圓級和基板級Chiplet封測解決方案，已量產(chǎn)多層堆疊NANDFlash及LPDDR封裝，是國內(nèi)首家完成基于TSV技術(shù)的3DSDRAM封裝開發(fā)的封測廠。公司通過收購AMD蘇州及AMD檳城各85%股權(quán)，實現(xiàn)與大客戶AMD深度綁定，AMD于2023年推出MI300，并于23Q4陸續(xù)降幅，預(yù)計24年將迎來大幅放量，公司將充分受益。?

長電科技：公司與客戶共同開發(fā)基于高密度Fanout封裝技術(shù)的2.5DfcBGA產(chǎn)品，TSV異質(zhì)鍵合3DSoC的fcBGA通過認(rèn)證。公司的封測服務(wù)覆蓋DRAM、Flash等，深耕行業(yè)20余年，在16層NANDflash堆疊、35um超薄芯片制程能力、Hybrid異型堆疊等方面行業(yè)領(lǐng)先。公司XDFOI技術(shù)平臺布局AI、5G、汽車、工業(yè)等領(lǐng)域運用，XDFOIChiplet量產(chǎn)。?

太極實業(yè)：公司子公司海太半導(dǎo)體與SK海力士簽訂5年合作協(xié)議，SK海力士持有海太半導(dǎo)體45%股權(quán)，海太與SK海力士形成深度綁定，海太為SK海力士提供DRAM封裝服務(wù)。SK海力士23年占據(jù)HBM市場約50%份額，伴隨24年HBM出貨量爆發(fā)，公司有望承接溢出封測需求。?

深科技：公司通過收購沛頓科技切入存儲封測，沛頓科技專注高端封測，具備DDR5、LPDDR5封測量產(chǎn)能力。沛頓Bumping項目已通過小批量試產(chǎn)，聚焦FC倒裝工藝、POPt堆疊封裝技術(shù)的研發(fā)、16層超薄芯片堆疊技術(shù)的優(yōu)化。請務(wù)必閱讀正文后的重要聲明21配套鏈——設(shè)備?

賽騰股份：公司通過收購全球領(lǐng)先的晶圓檢測設(shè)備供應(yīng)商日本OPTIMA進(jìn)軍晶圓檢測裝備領(lǐng)域，公司產(chǎn)品涉及固晶設(shè)備、分選設(shè)備，晶圓包裝機(jī)、晶圓缺陷檢測機(jī)、倒角粗糙度量測、晶圓字符檢測機(jī)、晶圓激光打標(biāo)機(jī)、晶圓激光開槽機(jī)等，通過OPTIMA切入三星、

SKsiltron、sumco等大客戶供應(yīng)鏈，三星加碼24年資本開支，計劃24年HBM產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)至23年的一倍以上，量測設(shè)備需求增加，公司有望受益。?

中微公司：公司為國內(nèi)刻蝕設(shè)備龍頭，其中ICP刻蝕設(shè)備在DRAM、3DNAND多個客戶的生產(chǎn)線量產(chǎn)，伴隨NanovaVEHP和NanovaLUX推出，ICP刻蝕設(shè)備的驗證工藝范圍持續(xù)擴(kuò)展，在先進(jìn)邏輯芯片、先進(jìn)DRAM和3DNAND的ICP驗證刻蝕工藝覆蓋率有望擴(kuò)展到50%-70%不等。公司8英寸、12英寸的PrimoTSV200E、PrimoTSV300E在晶圓級先進(jìn)封裝、2.5D封裝和微機(jī)電系統(tǒng)芯片生產(chǎn)線等訂單充沛，在12英寸的3D芯片的硅通孔刻蝕工藝上得到成功驗證。?

拓荊科技：公司在半導(dǎo)體薄膜設(shè)備領(lǐng)域深耕十余年，ALD量產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大，隨著存儲芯片主流制造工藝已由2DNAND發(fā)展為3DNAND結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化導(dǎo)致對于薄膜沉積設(shè)備的需求量逐步增加，同時3DNANDFLASH芯片的堆疊層數(shù)不斷增高，從32/64層逐步向更多層及更先進(jìn)工藝發(fā)展，對于薄膜沉積設(shè)備的需求提升的趨勢亦將延續(xù)。請務(wù)必閱讀正文