电子行业“AI的裂变时刻”系列报告10：HBM何以成为AI芯片核心升级点？全面理解AI存储路线图

识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 20 [Table_Page] 行业专题研究|电子 2024 年 4 月 23 日 证券研究报告 [Table_C ontacter] 本报告联系人： 赵雨心 010-59136613 zhaoyuxin@gf.com.cn [Table_Title] “AI 的裂变时刻”系列报告 10 HBM 何以成为 AI 芯片核心升级点？全面理解 AI 存储路线图 [Table_Author] 分析师： 王亮 分析师： 耿正 分析师： 栾玉民 SAC 执证号：S0260519060001 SFC CE.no: BFS478 SAC 执证号：S0260520090002 SAC 执证号：S0260522070009 021-38003658 021-38003660 021-38003739 gfwangliang@gf.com.cn gengzheng@gf.com.cn luanyumin@gf.com.cn 请注意，耿正,栾玉民并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。 [Table_Summary] 核心观点： ⚫ AI 存储路线图：更大容量、更大带宽、更低功耗。随着人工智能的快速发展，大模型的参数量指数级增长，不仅推升了处理器的算力需求，同时也对与处理器匹配的内存系统提出了更高的要求。一方面，大量模型数据的传输要求更大的内存带宽，以缓解“内存墙”问题，提升 HPC 系统计算效率；另一方面，内存系统的容量需要大幅拓展，以存储千亿参数乃至更大规模的大模型。 ⚫ 如何理解内存系统层级及关键参数？对于单个乃至多个处理器组成的系统而言，内存系统自下而上可以分为单元、阵列、die、封装、系统几个层级。根据处理器设计和应用的不同，所配置的内存类型、规格选择和配置数量也有所不同，需要和处理器总线宽度、时钟频率等参数相匹配。内存最重要的性能参数是容量、带宽和延迟，同时还需要考虑能耗和性价比。不同类型的 DRAM 各有优势，在设计处理器系统架构的时候需要针对不同的应用，选择合适的内存系统设计。 ⚫ DDR+LPDDR 路线图：面向 CPU，构建高效大容量内存系统。DDR 是最传统、最主流的 DRAM 类型。广泛用于 PC、服务器、HPC 等领域。目前，DDR5 是最新一代 DDR 标准，提供更高的速度、更高的效率和更大的容量。LPDDR 正在成为数据中心 CPU 的新选择，其原因是需要在大规模 AI 和 HPC 工作负载的带宽、能效、容量和成本之间取得最佳平衡。随着前端先进制造技术接近物理极限，DRAM 芯片本身的性能提升越来越难，从内存模组和系统架构层面进行性能提升成为新的方向。MCRDIMM/MRDIMM 允许并行访问同一个 DIMM 中的两个阵列，从而大幅提升 DIMM 模组的容量和带宽。CXL 是一种高速互连技术，提供处理器与专用加速器、高性能存储系统之间的高效、高速、低延时接口，以满足资源共享、内存池化和高效运算调度的需求。 ⚫ GDDR+HBM 路线图：面向 GPU，HBM 高带宽优势成为 AI 大模型训练推理关键。GDDR 是专为图形处理应用设计的高速内存技术，搭配 GPU 用于图形处理、数据中心加速和 AI 等需要高带宽数据处理的场景。HBM 是一种新型内存，得益于堆叠结构和垂直 TSV 互连，HBM 具有更高的传输带宽、更高的存储密度、更低的功耗以及更小的尺寸，高带宽优势对大模型训练和推理的效率提升至关重要。近年来，大部分高端数据中心 GPU 和ASIC 均使用 HBM 作为内存方案，GDDR 在推理等场景中具备性价比优势。未来，HBM 技术持续向更高带宽、更大容量发展，12Hi-16Hi HBM4 有望 2026 年进入量产。 ⚫ 风险提示。半导体行业周期性波动风险；人工智能行业发展不及预期风险；新技术进展不及预期风险。 707672 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 20 [Table_PageText] 行业专题研究|电子 [Table_impcom] 重点公司估值和财务分析表 股票简称 股票代码 货币 最新 最近 评级 合理价值 EPS(元) PE(x) EV/EBITDA(x) ROE(%) 收盘价 报告日期 （元/股） 2024E 2025E 2024E 2025E 2024E 2025E 2024E 2025E 澜起科技 688008.SH CNY 46.17 2024/04/11 买入 81.10 1.35 2.23 34.20 20.70 32.84 20.08 13.50 18.20 聚辰股份 688123.SH CNY 49.28 2024/03/31 买入 84.03 2.80 4.22 17.60 11.68 15.01 10.28 18.30 21.70 兆易创新 603986.SH CNY 74.50 2024/04/21 买入 102.82 1.87 2.70 39.84 27.59 32.64 23.56 7.60 9.90 东芯股份 688110.SH CNY 19.96 2023/07/12 买入 44.24 0.78 1.10 25.59 18.15 21.53 14.91 8.10 10.50 长电科技 600584.SH CNY 23.52 2024/04/22 买入 38.81 1.29 1.80 18.23 13.07 7.39 6.72 8.20 10.20 胜宏科技 300476.SZ CNY 25.41 2024/04/19 买入 34.80 1.39 1.82 18.28 13.96 7.45 6.00 14.10 13.70 数据来源：Wind、广发证券发展研究中心 备注：表中估值指标按照最新收盘价计算 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 20 [Table_PageText] 行业专题研究|电子 目录索引 一、AI 存储路线图：更大容量、更大带宽、更低功耗 ....................................................... 5 二、如何理解内存系统层级及关键参数？ .......................................................................... 7 （一）理解内存系统的层级：从存储单元到内存系统 ................................................ 7 （二）理解内存的关键参数：带宽、容量和延迟 ....................................................... 8 三、DDR+LPDDR 路线图：面向 CPU，构建大容量高能效内