在數字化時代迅速發展的今天，人工智能技術的飛速進步對存儲芯片提出了更為苛刻的要求，于是HBM(高帶寬內存)技術應運而生。HBM以其卓越的高帶寬、大容量、低能耗以及小巧的體積等優勢，在高性能計算領域中脫穎而出，成為不可或缺的存儲技術。

本文將詳細解析該技術帶來的新機遇。

何為HBM？

HBM(高帶寬內存)作為一種采用三維堆疊和硅通孔(TSV)技術的高性能DRAM，憑借其高帶寬、低延遲、低功耗等核心優勢，在高性能計算領域嶄露頭角。HBM通過增加存儲堆棧的數量和位寬，縮短存儲芯片和邏輯芯片之間的距離，降低工作電壓并減少信號線的數量和長度，實現了這些顯著優勢。

在各類DRAM產品中，HBM的應用領域獨具特色。DDR主要應用于消費電子、服務器、PC等領域；LPDDR則主打移動設備、手機及汽車市場；GDDR是圖像處理GPU的首選；而HBM則主要應用于數據中心、AI計算加速卡、高端專業顯卡等高性能計算場景，展現出其獨特的魅力。

具體來說，HBM的優勢體現在以下幾個方面：

高速高帶寬：盡管HBM2E和HBM3的單引腳最大I/O速度略低于GDDR5存儲器，但HBM通過堆棧方式，利用更多的I/O數量，提供了遠高于GDDR5的總帶寬。

可擴展至更大容量：HBM通過多層堆疊DRAM芯片，輕松實現更大的存儲容量。同時，通過SiP(系統級封裝)集成多個HBM疊層DRAM芯片，可以進一步拓展內存容量。

更低功耗：HBM采用TSV和微凸塊技術，使得DRAM裸片與處理器間的信號傳輸路徑更短，單引腳I/O速度和I/O電壓更低，從而具備更優的內存功耗能效特性。

更小體積：HBM將原本在PCB板上的DDR內存顆粒和CPU芯片全部集成到SiP中，極大地節省了空間。相比GDDR5存儲器，HBM2甚至能節約94%的芯片面積。

此外，隨著AI技術的蓬勃發展，HBM的前景也愈發廣闊。據《AI and Memory Wall》一文指出，過去20年服務器硬件的FLOPS峰值增速遠超DRAM和互連帶寬的增速，內存問題已成為AI應用的重要瓶頸。以英偉達H100為例，其成本接近3000美元，其中SK海力士的HBM成本就高達2000美元，直接超過了制造和封裝的成本。由此可見，隨著AI市場規模的快速增長，高性能內存的需求也將持續攀升。

HBM產業鏈解析

HBM(高帶寬內存)的制造過程高度依賴于一系列先進的設備環節，這是確保HBM能夠高效、高質量生產的關鍵。

在晶圓制造階段，TSV刻蝕設備以及其他如光刻機、離子注入機等晶圓制造設備共同完成了晶圓的基礎加工和處理。進入中段制造環節，晶圓級封裝設備發揮了核心作用，它能夠將多個DRAM裸片精準地堆疊在一起，并通過TSV和微凸塊技術實現芯片間的互聯。

此外，中段制造過程還可能涉及晶圓減薄、研磨、切割等設備，對晶圓進行進一步的精細加工。到了后段封測環節，測試設備對HBM芯片進行全面的功能測試和性能測試，確保芯片的質量和性能符合要求；而封裝設備則負責將測試合格的芯片封裝成最終的產品形態。

隨著HBM技術的不斷進步和發展，設備環節也在持續進行技術升級和創新，向更高精度、更高效率、更高可靠性的方向發展。同時，在全球貿易環境復雜多變的背景下，國產設備廠商正在加速推進HBM設備環節的國產化替代進程。展望未來，隨著智能化、自動化技術的廣泛應用，HBM設備環節將迎來更加廣闊的發展空間和機遇。

國海證券建議關注北方華創(刻蝕/沉積/爐管等設備)、中微公司(刻蝕設備)、拓荊科技(混合鍵合/鍵合套準精度量測/PECVD等設備)、微導納米(薄膜沉積設備) 、華海清科(CMP/減薄機) 、芯源微(臨時鍵合機/解鍵合機/清洗機) 、盛美上海(電鍍/清洗/邊緣刻蝕設備)、精測電子(檢測設備)、中科飛測(檢測設備)、賽騰股份(檢測設備) 、精智達(檢測設備)、快克智能(鍵合設備)、芯?微裝(直寫光刻機/晶圓對準機/晶圓鍵合設備) 等 。首次覆蓋，給予HBM行業“推薦”評級。

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