隨著生成式人工智能（AI）的持續(xù)火爆，市場對于高性能AI芯片的需求，也帶動了此類AI芯片內(nèi)部所集成的高帶寬內(nèi)存（HBM）的需求爆發(fā)。

根據(jù)市場研究機構(gòu)Gartner的預(yù)測，2023年全球HBM營收規(guī)模約為20.05億美元，預(yù)計到2025年將翻倍成長至49.76億美元，增長率高達148.2%。

作為HBM市場的領(lǐng)導(dǎo)廠商，SK海力士最新公布的2023年財報也顯示，受益于AI市場的需求，其HBM3的營收較2022年增長了5倍以上。

去年年底，韓國媒體還曾爆料稱，已分別向SK海力士和美光預(yù)付了7000億至1萬億韓元的預(yù)付款，用于訂購大量 HBM3e內(nèi)存，為其 AI 領(lǐng)域的下一代產(chǎn)品做準備。

不久前美光CEO Mehrotra也曾指出，其專為AI、超級計算機設(shè)計的HBM3E預(yù)計2024年初量產(chǎn)，有望于2024會計年度創(chuàng)造數(shù)億美元的營收。Mehrotra還對分析師表示，“2024年1——12月，美光HBM預(yù)估全數(shù)售罄”。

目前HBM市場的供應(yīng)商只有SK海力士、三星、美光三家，且產(chǎn)能都比較有限。


韓國芯片巨頭決戰(zhàn)HBM

行業(yè)預(yù)測表明，三星電子將通過大量設(shè)備投資顯著擴大其高帶寬內(nèi)存（HBM）生產(chǎn)能力。這加劇了與SK海力士的行業(yè)領(lǐng)先地位競爭，SK海力士將于今年上半年開始量產(chǎn)其第五代HBM3E產(chǎn)品。

截至1月23日，預(yù)計SK海力士去年最后一個季度來自HBM的銷售額超過1萬億韓元，這是歷史上的首次。去年HBM市場規(guī)模達到40億美元左右，SK海力士以20%的市場份額鞏固了領(lǐng)先地位。

此外，SK海力士計劃于今年上半年開始量產(chǎn)下一代HBM3E，鞏固其在全球半導(dǎo)體元件市場高附加值產(chǎn)品線中的領(lǐng)導(dǎo)地位。今年早些時候，在美國拉斯維加斯舉行的 CES 2024 上，SK 海力士總裁 Kwak No-jung 表達了對該公司業(yè)務(wù)的信心，并表示：“SK 海力士是 HBM 市場明顯的領(lǐng)導(dǎo)者。”

另一方面，三星電子從去年第四季度開始擴大第四代HBM3供應(yīng)，目前正進入一個過渡期，相關(guān)銷售額開始顯著反映在其業(yè)績中。不過，三星電子預(yù)計將著手大規(guī)模的設(shè)備投資，以提升其整體產(chǎn)品生產(chǎn)能力，以加速其追趕。

預(yù)計兩家公司之間的關(guān)鍵戰(zhàn)場將是 HBM3E。HBM3E預(yù)計將安裝在英偉達明年下半年銷售的下一代AI芯片中，三星電子和SK海力士預(yù)計將為此展開激烈的供應(yīng)訂單競爭。

SK海力士自2013年開始與Nvidia合作開發(fā)HBM，積累了十年的生產(chǎn)技術(shù)，在定價方面也被視為具有競爭優(yōu)勢。SK海力士于去年8月成功開發(fā)了HBM3E，目前正在通過向包括Nvidia在內(nèi)的主要客戶提供樣品進行性能驗證程序。

三星電子仍有扭虧為盈的機會。該公司計劃到今年第四季度將 HBM最大產(chǎn)量提高到每月 150,000 至 170,000 件。

此外，三星電子繼續(xù)積極投資。三星電子美國DS部門副總裁Han Jin-man近日對記者表示：“今年我們的HBM CAPEX增加了2.5倍以上，盡管內(nèi)存制造商的投資能力面臨挑戰(zhàn)，但三星預(yù)計明年保持這個水平。”


HBM芯片的代工產(chǎn)能測算

@Morris.Zhang 認為，2024年SK海力士、美光、三星這三家的HBM產(chǎn)能會擴產(chǎn)到75萬片/年，以12層的HBM3e當前良率90%計算，約可切出750顆/wafer，即2024年全球總計能夠產(chǎn)出超過5600萬顆的HBM產(chǎn)能（12層 + 8層），上半年產(chǎn)能比例略小；12層HBM顆粒的渠道單價測算是$250+/顆，那么此前傳聞的英偉達斥資約13億美元預(yù)定的HBM訂單，僅能預(yù)定520萬顆，僅占2024年總產(chǎn)能的小部分。

補充說明：12層HBM顆粒的渠道單價測算$250+/顆，價格相比一年前略有上浮；換一個測算角度：目前在AI-HPC計算芯片上，通常6顆容量16GB的HBM3顆粒的合計成本約$1500+，相當于$15.6/GB；換算到H100 SXM5，6顆HBM3 80GB，相當于$18.75/GB，約占芯片物料成本的50%+。

倘若基于2024年CoWoS產(chǎn)能來算：

英偉達預(yù)定了至少約14+萬片wafer（包含臺積電12萬片以及作為第二供應(yīng)商的Amkor 2-3萬片產(chǎn)能，后者良率較低），設(shè)想平均38%良率切出450+萬顆GPU，那么每GPU搭配6片顆粒，即需要至少2700+萬顆HBM，意味著英偉達僅采購HBM都需要花費68億美元。

倘若按照2024年全球的GPU+HBM組合的產(chǎn)能來算：

截至Y24-Q4，各家CoWoS GPU產(chǎn)品的預(yù)定產(chǎn)能大約900萬顆，結(jié)合明年三家HBM原廠的擴產(chǎn)計劃總計近6000萬顆HBM（12層為主，8層略少）；這兩份供應(yīng)數(shù)據(jù)就是吻合的。同時也說明2024年的CoWoS和HBM產(chǎn)能都是充足的。

不過雖然產(chǎn)能不缺，但是上述數(shù)據(jù)畢竟是“年度計”，很多產(chǎn)能直到Y(jié)24-Q4才會開出，而各家預(yù)定的產(chǎn)能當然是越早越好，時效性是關(guān)鍵條件，上半年初的機會窗口更重要，倘若下半年才開始投產(chǎn)，黃花菜就涼了。

注釋 1：上述談到的CoWoS全球封裝產(chǎn)能是估算約30萬片wafer，包括臺積電27萬片 + 安靠4萬片（估算晶圓數(shù)據(jù)約有1萬誤差，且后者作為second source的Amkor良率很低）；以及，這些晶圓流片的工藝節(jié)點都集中在5nm和3nm，因此yield%保守平均估計在最高38%，約切出900萬顆GPU die；每顆GPU搭載6片HBM顆粒是假定最小配置，如AMD MI300 GPU是搭配8片HBM顆粒。則2024年全球的HBM顆粒總需求估算為5500萬顆（12層為主）。

諸如英偉達RTX系列使用GDDR6顆粒的消費卡，不會算入CoWoS產(chǎn)能；上述的英偉達14萬片wafer是特指Hopper和B100（5nm/3nm），估算2024年英偉達HBM顆粒訂單需求是2700萬顆。

注釋 2：雖說三星也計劃導(dǎo)入全棧CoWoS，但了解到2024年可能開不出產(chǎn)能，2025年可能對三星更有利，作為同時供應(yīng)HBM和CoWoS的IDM，工藝特點和價格優(yōu)勢是顯見的。

其次，諸如UMC和GlobalFoundries等產(chǎn)線也可以做前道65nm interposer（但是這兩家的工藝節(jié)點微縮到14nm就停止了，沒有先進制程），因此即不能代工前道的先進工藝logic和interposer，也不能完成一條龍的CoWoS全棧。

另外，倘若Y25 INTC IFS 獨立運營，其封裝方案也值得觀望。


國內(nèi)明年存儲整體擴產(chǎn)能是大概率事件

從產(chǎn)業(yè)鏈看的話，國內(nèi)高端HBM目前做不了，所以實質(zhì)受益的主要是能供應(yīng)海外的公司。但在存儲回暖+國產(chǎn)替代的背景下，國內(nèi)明年存儲整體擴產(chǎn)能是大概率事件：

NAND方面，長江存儲的232層3D NAND已經(jīng)做到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，但目前全球3D NAND月產(chǎn)能200萬-300萬片，國內(nèi)月產(chǎn)能占比不到5%，所以大規(guī)模擴產(chǎn)是大概率事件，并且3D NAND對光刻設(shè)備的技術(shù)要求不高，所以沒有太大阻礙。

DRAM方面，主要是手機需求回暖，國產(chǎn)化滲透率要提升，所以合肥長鑫等DRAM廠商擴產(chǎn)也是大概率事件。

存儲擴產(chǎn)有利于穩(wěn)定明年設(shè)備的需求預(yù)期，有機構(gòu)表示預(yù)計2024年全球晶圓廠設(shè)備支出達到1000億美元，同比增長14%，其中國內(nèi)設(shè)備國產(chǎn)化率有望提升至30%左右，國產(chǎn)設(shè)備廠商訂單有望重回高速增長，進入下一輪上行周期。

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

（1）設(shè)備端：TSV和晶圓級封裝需求增長。前道環(huán)節(jié)，HBM需要通過TSV來進行垂直方向連接，增加了TSV刻蝕設(shè)備需求；中段環(huán)節(jié)，HBM帶來了更多的晶圓級封裝設(shè)備需求；后道環(huán)節(jié)，HBM的多芯片堆疊帶來diebond設(shè)備和測試設(shè)備需求增長。

（2）材料端：HBM的獨特性主要體現(xiàn)在堆疊與互聯(lián)上。對于制造材料：多層堆疊對于制造材料尤其是前驅(qū)體的用量成倍提升，制造材料核心廠商包括：雅克科技、神工股份等；對于封裝材料：HBM將帶動TSV和晶圓級封裝需求增長，而且對封裝高度、散熱性能提出更高要求，封裝材料核心廠商包括：聯(lián)瑞新材、華海誠科、飛凱材料等。