电子行业专题报告-先进封装专题七：2024年全球HBM市场规模有望超90亿美金

行 业 研 究 2024.04.17 1 敬请关注文后特别声明与免责条款 电子行业专题报告 先进封装专题七：2024 年全球 HBM 市场规模有望超 90 亿美金 分析师 郑震湘 登记编号：S1220523080004 佘凌星 登记编号：S1220523070005 刘嘉元 登记编号：S1220523080001 行 业 评 级 : 推 荐 行 业 信 息 上市公司总家数 508 总股本(亿股) 4,969.98 销售收入(亿元) 52,749.86 利润总额(亿元) 2,989.33 行业平均 PE 44.38 平均股价(元) 25.53 行 业 相 对 指 数 表 现 数据来源：wind 方正证券研究所 相 关 研 究 《CIS 专题二：LOFIC 赋能 OV50K 正式亮相，高端国产化再登新台阶》2024.04.07 《存储专题跟踪：HBM 引领 AI 存力扩容，产品切换加剧产能紧缺！ 》2024.04.06 《电子周专题：AI 浪潮翻滚，国产厂商机遇良多》2024.03.25 《AMD 全面赋能 AI 应用生态圈，AI PC 时代已至》2024.03.25 HBM 正成为 HPC 军备竞赛的核心。英伟达早在 2019 年便已推出针对数据中心和 HPC 场景的专业级 GPU Tesla P100，此后数据中心加速计算 GPU V100、A100、H100 均搭载 HBM 显存，容量及带宽持续提升。作为加速计算领域追赶者，AMD 对于 HBM 的使用更为激进，其最新发布的 MI300X GPU 搭载容量高达 192GB HBM3 显存，为 H100 的 2.4 倍，内存带宽达 5.3TB/s，为 H100 的 1.6 倍。2024 年 3 月，英伟达又推出最新的 Blackwell 架构GPU，搭载 HBM3e 内存，GB200 由 1 颗 GRACE CPU 和 2 颗 Blackwell GPU 组成，GB200 的 HBM 最高容量达到 384GB，带宽 16TB/s。 高性能计算驱动 HBM 加速升级迭代。SK 海力士于 2016 年左右首次推出HBM2，2020 年左右推出 HBM2e，单颗 HBM 容量提升为 HBM2 的两倍。2021 年10 月，公司宣布成功开发出容量为 16GB 的 HBM3 DRAM，并于 2022 年 6 月初即宣布量产。2023 年 4 月，公司官网再次宣布已成功开发出垂直堆叠 12颗 DRAM 芯片、容量高达 24GB 的 HBM3 新品。2023 年 8 月，SK 海力士宣布开发出全球参数最领先的 HBM3e 产品，单颗 HBM 容量提升至 HBM3 的 1.5倍，带宽提升 1.4 倍的同时，功耗为上一代的 0.9 倍（pJ/bit）。2024 年3 月，SK 海力士开始大规模量产 HBM3e，英伟达 H200 及 GB200 均会搭载HBM3e 产品。SK 海力士预计将会在 2026 年量产下一代 HBM4 产品。 统计全球龙头发布的 AI 加速芯片，我们看到 HBM 成为标配，且随着加速芯片的升级迭代，搭载的 HBM 总容量、带宽等规格也持续升级。SK 海力士预计 HBM 市场规模在 2022 年到 2025 年的复合增速有望达到 109%。 2024 年全球 HBM 市场规模有望达 91 亿美金。综合考虑全球 CoWoS 产能（估计台积电 2024 年 CoWoS 全年产出约 252 千片）、客户份额、单片晶圆产出的芯片颗数、以及不同 AI 加速芯片配备的 HBM 规格，我们预计 2024 年全球 HBM 需求量约 4000 万颗，容量合计约 669M GB，市场规模达到 91.4 亿美金。其中英伟达所需的 HBM 占全球比重约 58%，谷歌、AMD 紧随其后，分别占比 15%和 14%，中国厂商 HBM 需求占比约 7%。 预计到 2024 年底三大原厂 HBM（含 TSV）产能合计超 270K/月。根据TrendForce，从芯片尺寸来看，HBM 的 die size 通常比相同工艺节点和容量的 DDR5 大 35-45%，HBM 的良率（包括 TSV 封装）比 DDR5 低 20-30%，生产周期（包括 TSV）比 DDR5 长 1.5-2 个月。从产能角度看，TrendForce 估计三星 HBM 的产能预计在 2024 年底达到约 130K/月（包括 TSV），为 2023年的 2.5 倍以上，预计 2025 年产能再翻倍；SK 海力士 2024 年底 HBM 产能预计同比增长一倍以上，达到 120K/月。 建议关注 HBM 产业链：香农芯创，雅克科技，兆易创新，通富微电，深科技，太极实业。 风险提示：测算不准确风险、中美贸易摩擦加剧、扩产不及预期风险。 方 正 证 券 研 究 所 证 券 研 究 报 告 -36%-29%-22%-15%-8%-1%23/4/17 23/6/29 23/9/10 23/11/22 24/2/324/4/16电子沪深300电子 行业专题报告 2 敬请关注文后特别声明与免责条款 s 1 2024 年全球 HBM 市场规模超 90 亿美金，行业供不应求加速成长 绝大多数现代计算机都是基于冯·诺依曼架构原理构建的。在这种架构中，程序和数据存储在内存中，处理器（CPU）从内存中提取指令和数据并顺序执行它们。将数据从主内存移动到 CPU 的过程会产生较长的延迟和功耗。处理器的发展基本遵循了摩尔定律（在 2010 年之前），性能每年大约提高 60%，但 DRAM 的性能每年只提高了不到 10%，由此导致了逻辑和内存性能之间的差距越来也大，内存成为处理器效率实现的瓶颈，也就是所谓的“内存墙”。 图表1:“内存墙”——处理器性能提升幅度远超内存 资料来源：eefocus，方正证券研究所 HBM 打破内存带宽及功耗瓶颈。HBM 不同于传统的内存与处理器基于 PCB 互联的形式，而是与处理器基于“Interposer”中介层互联实现近存计算，显著减少数据传输时间，且节省布线空间。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，3D TSV 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，并且带来了大幅的带宽提升。 图表2:逻辑-存储带宽升级 资料来源：三星，方正证券研究所 电子 行业专题报告 3 敬请关注文后特别声明与免责条款 s HBM 正成为 HPC 军备竞赛的核心。英伟达早在 2019 年便已推出针对数据中心和HPC 场景的专业级 GPU Tesla P100，当时号称“地表最强”的并行计算处理器，DGX-1 服务器就是基于单机 8 卡 Tesla P100 GPU 互连构成。得益于采用搭载 16GB 的 HBM2 内存，Tesla P100 带宽达到 720GB/s，而同一时间推出的同样基于 Pascal 架构的 GTX 1080 则使用 GDDR5X 内存，带宽为 320GB/s。此后英伟达数