AI的内存瓶颈，高壁垒高增速(202403).pdfVIP

证券研究报告行业深度

HBM：AI的内存瓶颈，高壁垒高增速

摘摘要要

•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。

摘摘要要

•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。

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