2024AI的内存瓶颈，高壁垒高增速.ppt

证券研究报告行业深度HBM：AI的内存瓶颈，高壁垒高增速分析师：刘双锋分析师：章合坤分析师：孙芳芳研究助理：何昱灵liushuangfeng@SAC编号：S1440520070002zhanghekun@sunfangfang@SAC编号：S1440522050001SAC编号：S1440520060001heyuling@发布日期：2024年3月9日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。同时请务必阅读正文之后的免责条款和声明。

摘要?HBM是限制当前算力卡性能的关键因素，海力士、三星、美光正加大研发投入和资本开支，大力扩产并快速迭代HBM，预计2024年HBM3e24GB/36GB版本将量产/发布，内存性能进一步提高。HBM供需将持续紧俏，市场规模高速增长。通过分析生产工艺（TSV、键合等）和技术演进方向（先进制程、叠层），我们认为封装测试、前道和后道先进封装的设备和材料将是HBM主要受益方向。?HBM是当前算力的内存瓶颈。存储性能是当下制约高性能计算的关键因素，从存储器到处理器，数据搬运会面临带宽和功耗的问题。为解决传统DRAM带宽较低的问题，本质上需要对单I/O数据速率和位宽进行提升。HBM由于采用了TSV、微凸块等技术，DRAM裸片、计算核心间实现了较短的信号传输路径、较高的I/O数据速率、高位宽和较低的I/O电压，因此具备高带宽、高存储密度、低功耗等优势。即便如此，当前HBM的性能仍然跟不上算力卡的需求。?三大原厂持续加大研发投入，HBM性能倍数级提升。随着技术的迭代，HBM的层数、容量、带宽指标不断升级，目前最先进的HBM3e版本，理论上可实现16层堆叠、64GB容量和1.2TB/s的带宽，分别为初代HBM的2倍、9.6倍和4倍。从Trendforce公布的HBMRoadmap来看，2024年上半年，海力士、三星、美光均会推出24GB容量的HBM3e，均为8层堆叠。2024年下半年，三家厂商将推出36GB版本的HBM3e，或为12层堆叠。此外，HBM4有望于2026年推出。?HBM制造集成前道工艺与先进封装，TSV、EMC、键合工艺是关键。HBM制造的关键在于TSVDRAM，以及每层TSVDRAM之间的连接方式。目前主流的HBM制造工艺是TSV+Microbumping+TCB，例如三星的TC-NCF工艺，而SK海力士则采用改进的MR-MUF工艺，在键合应力、散热性能、堆叠层数方面更有优势。目前的TCB工艺可支撑最多16层的HBM生产，随着HBM堆叠层数增加，以及HBM对速率、散热等性能要求的提升，HBM4开始可能引入混合键合工艺，对应的，TSV、GMC/LMC的要求也将提高。2

摘要?AI刺激服务器存储容量扩充，HBM需求强劲。随着云计算厂商将更多资本开支投入AI基础设施，AI服务器ODM对2024年展望乐观，预计2024年AI服务器出货量继续大幅增长。相较于一般服务器而言，AI服务器多增加GPGPU的使用，以NVIDIAA100/H10080GB配置8张计算，HBM用量约为640GB，超越常规服务器的内存条容量，H200、B100等算力卡将搭载更高容量、更高速率HBM。我们测算，随着算力卡单卡HBM容量提升、算力卡出货量提升、技术迭代带来单GBHBM单价提升，2023年HBM市场规模为40亿美元，预计2024年增长至148亿美元，2026年增长至242亿美元，2023~2026年CAGR为82%。?目前HBM供应链以海外厂商为主，部分国内厂商打入了海外存储/HBM供应链。国产HBM正处于0到1的突破期，HBM供应主要为韩系、美系厂商，国内能获得的HBM资源较少。随着国产算力卡需求快速增长，对于算力卡性能至关重要的HBM也有强烈的供应保障诉求和国产化诉求。建议关注：封测、设备、材料等环节。?相关标的：?封测：通富微电、长电科技、深科技；?设备：中微公司、北方华创、拓荆科技、芯源微、赛腾股份、华海清科、精智达、新益昌；?材料：雅克科技、联瑞新材、华海诚科、强力新材、天承科技、飞凯材料、壹石通、兴森科技；?代理：香农芯创。?风险提示：AI技术落地不及预期；国际环境变化影响；宏观环境的不利因素；市场竞争加剧风险。3

目录CONTENTS一、HBM：算力的内存瓶颈二、SK海力士HBM工艺分析：TSV、EMC、混合键合成趋势三、市场测算：未来三年CAGR超80%四、相关标的：设备、材料迎来新成长五、风险提示

CPU拥有多级缓存架构，HBM属于内存环节?现代CPU为了提升执行效率，减少CPU与内存的交互(交互影响CPU效率)，一般在CP