深度 | 一天吃透【HBM】產(chǎn)業(yè)鏈，存儲(chǔ)芯片的核心（附核心布局公司）

01 產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

02 HBM介紹

存儲(chǔ)芯片是半導(dǎo)體打造的電子記憶倉庫，核心作用就是存放數(shù)據(jù)和程序。半導(dǎo)體存儲(chǔ)市場的賽道上，DRAM 和 NAND Flash 是當(dāng)之無愧的雙巨頭。前者占據(jù)約 55.9% 的市場份額，后者拿下大概 44.0% 的份額，兩者聯(lián)手，幾乎壟斷了整個(gè)存儲(chǔ)市場。

DRAM 是存儲(chǔ)界的一個(gè)大家族，HBM 只是這個(gè)家族里 GDDR 分支下的一員。整個(gè)家族主要分成四大類：傳統(tǒng)型 DRAM（Legacy/SDR）、DDR、LPDDR 和 GDDR。其中 DDR 和 LPDDR 是家族里的頂梁柱，兩者合計(jì)占據(jù)了 90% 左右的市場份額，是目前應(yīng)用最廣的成員。

HBM（高帶寬存儲(chǔ)器）是存儲(chǔ)界的立體高速倉庫，它采用 3D 堆疊工藝打造，把多塊 DRAM 芯片像摞書一樣垂直堆疊，再通過 2.5D/3D 先進(jìn)封裝技術(shù)直接與 GPU 芯片封裝在一起，相當(dāng)于把倉庫建在工廠旁邊，大幅縮短數(shù)據(jù)傳輸距離，最終形成大容量、高位寬的 DDR 組合陣列，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)存儲(chǔ)的高帶寬與高能效。

作為新一代 CPU/GPU 的核心內(nèi)存芯片，它專門服務(wù)于超級計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換及轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備這類需要巨量高速數(shù)據(jù)吞吐的場景。

核心優(yōu)勢

HBM 技術(shù)相較于傳統(tǒng)內(nèi)存技術(shù)，憑借串行接口與優(yōu)化信號傳輸、3D 堆疊、垂直堆疊結(jié)合 TSV 技術(shù)等手段，具備高帶寬、高容量、低功耗和小尺寸四大優(yōu)勢。

03 上游產(chǎn)業(yè)鏈--制造

制造工藝是 HBM 產(chǎn)業(yè)的核心壁壘，其成熟度直接決定產(chǎn)品上限。

從產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)來看，HBM 產(chǎn)業(yè)的上游環(huán)節(jié)對應(yīng)著建造倉庫所需的基礎(chǔ)物料與專業(yè)設(shè)備：電鍍液、前驅(qū)體、IC 載板等半導(dǎo)體原材料；TSV 設(shè)備、檢測設(shè)備等半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商，則是提供高精度塔吊與專業(yè)質(zhì)檢儀器的核心角色。

03-1、關(guān)鍵設(shè)備及材料

HBM 的生產(chǎn)閉環(huán)中 TSV 工藝、鍍銅、TCB 熱壓鍵合、晶圓切割、CMP 及拋光液等核心工藝與材料，相當(dāng)于手表的機(jī)芯、齒輪等關(guān)鍵部件，目前主要由歐美、日本企業(yè)掌控；

國內(nèi)企業(yè)中，華海清科在 CMP 工藝、鼎龍股份在 CMP 拋光液領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)突破，相當(dāng)于在手表表鏡打磨、專用拋光劑這類環(huán)節(jié)站穩(wěn)了腳跟，但在TSV 刻蝕、TCB 熱壓鍵合等更核心的 “機(jī)芯制造” 環(huán)節(jié)及相關(guān)材料上仍有明顯差距，整體國產(chǎn)化率仍處于較低水平。

03-2、關(guān)鍵參與公司--盛美上海

公司自主開發(fā)了面向 28nm 及以下先進(jìn)制程的芯片前道銅互聯(lián)鍍銅技術(shù) Ultra ECP map，以及三維電鍍設(shè)備 Ultra ECD 3d。其多陽極局部電鍍技術(shù)，能在極薄的底層金屬膜上實(shí)現(xiàn)無空隙的銅填充，且最終銅層厚度均勻，適配各類鍍銅工藝需求。

在三維堆疊電鍍設(shè)備領(lǐng)域，公司推出的 Ultra ECP 3d 設(shè)備，專為填充 3D 硅通孔（TSV）和 2.5D 轉(zhuǎn)接板設(shè)計(jì)。

TSV 就像芯片之間的垂直高速電梯，該設(shè)備基于盛美半導(dǎo)體電鍍設(shè)備平臺(tái)，能為高寬比超過 10:1 的深孔銅填充提供高性能、無孔洞的鍍銅效果，保障 “電梯通道” 的順暢連接。

03-3、關(guān)鍵參與公司--華海清科

公司提供一套完整的芯片制造 “工具箱”，包含打磨、減薄、清洗等設(shè)備及配套服務(wù)，在 HBM 生產(chǎn)中可覆蓋減薄、鍵合等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提供一體化工藝設(shè)備支持。

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04 中游產(chǎn)業(yè)鏈--核心工藝

04-1、HBM行業(yè)規(guī)模

高性能計(jì)算（HPC）硬件市場就像一條高速擴(kuò)張的超級算力賽道，機(jī)構(gòu)預(yù)測 2025-2035 年將保持 13.6% 的年化增長率，最終市場規(guī)模突破 5810 億美元。

這條賽道上，95% 的 HPC 設(shè)備都需要搭載 HBM 技術(shù)作為核心性能支撐，相當(dāng)于給超級算力裝上專屬動(dòng)力引擎，預(yù)計(jì)到 2035 年，HBM 的單位銷售額將較 2024 年實(shí)現(xiàn) 15 倍的爆發(fā)式增長。

04-2、HBM行業(yè)格局

全球 HBM 供給市場被三星、海力士、美光三家海外巨頭牢牢壟斷，相當(dāng)于高端存儲(chǔ)領(lǐng)域的 “三分天下” 格局，2024-2025 年這一格局仍將延續(xù)，國產(chǎn)產(chǎn)品的市場份額幾乎為零。

根據(jù) Trendforce 數(shù)據(jù)，2024 年三家的 TSV 月產(chǎn)能分別為 12 萬片、12 萬片、2.5 萬片，對應(yīng)市場占比 45%、45%、10%；2025 年產(chǎn)能占比將調(diào)整為 47%、41%、12%。

04-3、TSV（硅通孔）環(huán)節(jié)

TSV 工序是 HBM 制造環(huán)節(jié)里的核心技術(shù)難關(guān)，相當(dāng)于給立體堆疊的芯片打通垂直數(shù)據(jù)高速通道，涉及光刻、涂膠、刻蝕等一系列精密操作，也是整條產(chǎn)業(yè)鏈中價(jià)值量最高的環(huán)節(jié)。

其本質(zhì)是一種垂直互聯(lián)方案，就像在多層堆疊的芯片 “高樓” 里打通垂直電梯井，再在井內(nèi)填充導(dǎo)電性良好的金屬作為 “電梯軌道”，從而讓信號在各層芯片之間直接高速傳輸，無需繞路。

成本拆分

假設(shè) HBM 毛利率維持在 50% 左右，2024 年 HBM 全生產(chǎn)環(huán)節(jié)的市場空間達(dá) 92 億美元。

按照 3D InCites 的數(shù)據(jù)，以 4 層 DRAM 存儲(chǔ)芯片加 1 層邏輯芯片的堆疊方案為例，在 99.5% 的封裝良率下，TSV 生產(chǎn)、TSV 顯露、晶圓凸點(diǎn)、TC-NCF 法組裝的成本占比分別為 18%、12%、3%、15%。

其中 TSV 相關(guān)環(huán)節(jié)（含創(chuàng)建與顯露）的成本占比合計(jì)達(dá)到 30%，對應(yīng)市場規(guī)模約 27.6 億美元，這一環(huán)節(jié)的工藝水平直接決定了 HBM 產(chǎn)品的最終良率。

TSV國內(nèi)供應(yīng)商（設(shè)備）

TSV工藝的國產(chǎn)化鏈條已初步形成，覆蓋了從刻蝕、薄膜沉積、電鍍、拋光等關(guān)鍵設(shè)備，到電鍍液、拋光液、前驅(qū)體等核心材料。

04-4、晶圓微凸點(diǎn)技術(shù)

晶圓微凸點(diǎn)是先進(jìn)封裝領(lǐng)域的微型橋梁，核心作用是承擔(dān)芯片間的電信號傳輸與機(jī)械支撐功能，幾乎所有先進(jìn)封裝方案都離不開這項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，而凸點(diǎn)制備就是搭建這些 “微型橋梁” 的核心工序。

凸點(diǎn)制備有蒸發(fā)濺射法、電鍍法、化學(xué)鍍法等多種技術(shù)路線，相當(dāng)于搭建橋梁的不同施工方案。HBM 選擇電鍍法作為專屬技術(shù)路徑，其 DRAM 芯片之間的互連，依靠的正是電鍍工藝制成的銅柱微凸點(diǎn)，通過這些微小的導(dǎo)電 “橋墩”，實(shí)現(xiàn)芯片層間的穩(wěn)定連接。

04-5、國內(nèi)現(xiàn)狀

國內(nèi)已經(jīng)掌握 HBM 生產(chǎn)所需的 TSV、bumping、堆疊等先進(jìn)封裝工藝，以武漢新芯的晶圓級三維集成技術(shù)為例，其核心原理就是在垂直方向上堆疊載片或功能晶圓，再通過 TSV、混合鍵合等工藝，為不同芯片層搭建起直接的電氣互連通道，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)覆蓋了 HBM 生產(chǎn)的三大核心工藝。

但國內(nèi)目前缺乏 HBM 商業(yè)化量產(chǎn)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，像工匠掌握了所有工序卻沒有大規(guī)模造器的實(shí)操積累。量產(chǎn)良率的高低，恰恰取決于對晶圓級先進(jìn)封裝工藝的熟練駕馭程度，國內(nèi) HBM 產(chǎn)業(yè)化落地，還需要積累大量的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

05 下游產(chǎn)業(yè)鏈--應(yīng)用場景

AI 服務(wù)器是 HBM 最大需求端，占比 70%，是 AI 大模型的 “數(shù)據(jù)高速通道”，貢獻(xiàn)主要增量；HPC 作為傳統(tǒng)核心場景，95% 設(shè)備依賴 HBM 支撐超算任務(wù)。自動(dòng)駕駛是未來藍(lán)海，以 75% 高增速領(lǐng)跑。

2024 年 HBM 市場約 170 億美元，后續(xù)呈爆發(fā)式增長，需求核心由 AI、超算、汽車電子三大領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)。

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