存储专题三：AI时代核心存力HBM

敬请参阅最后一页特别声明 1 行业观点 HBM 是 AI 时代的必需品。HBM 解决了传统 GDDR 遇到的“内存墙”问题，采用了存算一体的近存计算架构，通过中间介质层紧凑快速地连接信号处理器芯片，极大节省了数据传输的时间与耗能，HBM 采用堆栈技术较传统 GDDR 节省较大空间占用。在应对未来云端 AI 的多用户，高吞吐，低延迟，高密度部署需求，计算单位剧增使 I/O 瓶颈愈加严重，使用 GDDR 解决代价成本越来越高，HBM 使得带宽不再受制于芯片引脚的互连数量，在一定程度上解决了 I/O 瓶颈。综合来看，高带宽、低功耗、高效传输等性能使其成为高算力芯片的首选。 HBM 核心技术在于硅通孔技术（TSV）和堆叠键合技术，对封装技术和散热材料提高需求。HBM 通过 SIP 和 TSV 技术将数个DRAM 裸片垂直堆叠，在 DRAM 晶片上打数千个细微的孔，通过垂直贯通的电极连接上下芯片的技术，可显著提升数据传输速度。同时，SK 海力士采用 MR-MUF 键合工艺，在芯片之间用液态环氧模塑料作为填充材料，实现了更低的键合应力和更优的散热性能，TSV+堆叠键合工艺成为当前 HBM 的理想方案，但随着堆叠层数增加，散热要求进一步增加，混合键合有望成为下一代 HBM4 选择的方案。但无论何种方案，HBM 对 EMC 提出分散性和散热性要求，EMC 和填料价值量将大幅提升。 23 年全球 HBM 产值约 43.6 亿美元，2024 年有望翻 4 倍达到 169 亿美元。由于 HBM 售价高昂、获利高，进而导致较高资金投入，同时，HBM 较 DDR5 同制程与同容量尺寸大 35-45%、良率则比起 DDR5 低约 20-30%；生产周期也较 DDR5 多 1.5-2 个月，受益于 AI 需求强劲，GPU 厂商提前锁单 HBM 产能，推动三大原厂持续积极扩产。根据集邦咨询数据，截至 2023 年底，行业内整体 DRAM 产业规划生产 HBM TSV 的产能约为 250K/m，占总 DRAM 产能（约 1,800K/m）约 14%，供给位元年成长约 260%。2023 年 HBM 产值占 DRAM 整体约 8.4%，约 43.56 亿美元，预估至 2024 年底将达 169.14 亿美元，占 DRAM 产值约 20.1%。 投资逻辑 方向一：核心关注国内与 HBM 上下游相关产业链厂商。我们认为 23 年是 AI 训练的元年，24 年将是 AI 推理的元年，主要归因于海外有望持续推出包括 Sora 在内的 AI 应用产品，叠加国内国央企发力 AI 应用，这将有力带动 AI 推理的需求。芯片领域，我们认为算力和存储是两个率先受益的领域，特别是在当前国产化大趋势下，算力和存储将决定未来十年 AI 胜负的关键，国产 HBM 未来有较大的需求空间，国内与 HBM 相关产业链的公司有望加速发展。 方 向二：HBM 对 DRAM 先进制程造成排挤效应，有望推动主流 DRAM 持续涨价，重点关注存储模组。归因于三个方面： 1）三大原厂继存储器合约价翻扬后，开始加大先进制程的投片，产能提升将集中在 24 年下半年；2）受益于 AIPC、AI 手机和服务器持续升级，预期今年 DDR5、LPDDR5(X)渗透率增加至 50%，将消耗更多 DRAM 先进制程产能；3）由于 HBM3e 出货将集中在今年下半年，期间同属存储器需求旺季，DDR5 与 LPDDR5(X)市场预期需求也将看增，但受到 2023 年亏损压力影响，原厂产能扩张计划也较谨慎。在各家优先排产 HBM 情况下，有望导致 DRAM 产能紧张，重点建议关注受益于主流存储涨价逻辑的存储模组公司以及相关的存储封测和材料公司。 方向三：存储大厂产能转向 DDR5/HBM，有望加速退出利基存储市场，将为国内利基型存储芯片厂商带来发展机会。由于三大厂商加大投入 HBM 与主流 DDR5 规格内存，有望减少供应 DDR3 等利基型 DRAM 的供应，而随着终端需求复苏，利基市场有望迎来短期的产能紧缺，价格有望迎来上扬，核心建议关注国内利基存储厂商。 投资建议 持续看好 HBM 相关产业链公司，和受益于存储器涨价的模组及利基存储芯片公司，重点关注香农芯创、联瑞新材、通富微电、兆易创新、江波龙等。 风险提示 产能扩产不及预期、AI 发展不及预期、技术提升不及预期等。 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 一、HBM 是什么？ ................................................................................ 4 1.1 HBM 是 AI 时代的必需品 ................................................................... 4 1.2 NVIDIA 和 AMD 依靠 HBM 持续提升 GPU 性能 ................................................... 6 二、HBM 对半导体产业链的影响 .................................................................... 8 2.1 HBM 的核心工艺在于硅通孔技术（TSV）和堆叠键合技术 ....................................... 8 2.2 HBM 对散热材料 EMC 提出分散性和散热性要求 ............................................... 10 三、HBM 的供需及空间市场情况 ................................................................... 11 3.1 SK 海力士持续领先，三星和美光加紧追赶 .................................................. 11 3.2 预计 2024 年 HBM 产值将翻 4 倍，达到 169 亿美元............................................ 14 3.3 投资建议............................................................................... 15 风险提示....................................................................................... 17 图表目录 图表 1： HBM 通过硅中介层和 TSV 来运行........................................................... 4 图表 2： 传统打线与 TSV 穿孔区别 .........................................................