高护城河下供不应求,HBM 技术成 AI 大模型爆火下的内存新宠

aixo 2024-07-05 10:29:54
存储 2024-07-05 10:29:54

高“护城河”下的供不应求

简单来说,HBM的出现,上演了一出青出于蓝而胜于蓝的好戏。

作为一种创新的3D堆叠DRAM技术,它通过将多层DRAM芯片垂直堆叠,使用高带宽的串行接口与GPU或CPU直接相连,从而提供超过DRAM的带宽和容量。尤其是在AI大模型爆火的当下,内存的瓶颈也催生了HBM的需求。

HBM示意图

在去年年底的全球超算大会上,英伟达也积极为这种技术背书。其推出的H200搭载6颗HBM3E,内存和带宽实现了大跨步地提升。经过专业机构测算,一张英伟达H100对应的HBM价值量约1500美元,就可见其高价值量。

HBM的性能不断提高

虽然HBM的原理说起来容易,但实际生产起来还是有着很高的技术工艺和客户认证壁垒的。这个通过行业的竞争态势就可见一斑。HBM市场牢牢地被三星、美光、海力士所垄断。由于海力士HBM3产品性能领先,因此其也抱住了英伟达的大腿,成为英伟达服务器GPU的主要供应商。

三星则主攻一些云端客户的订单,基本上和海力士的市场竞争力旗鼓相当。美光则希望实现弯道超车,跳过了HBM3,将主要精力放在了更厉害的HBM3E产品上。据公司自己透露,其HBM3E高带宽内存将用于英伟达公司的H200芯片。但是仅从当下来看,美光的市场占有率和前面两个玩家有一些差距。

但不管怎样,三位存储芯片的大佬都在扩产能上不留余力。比如海力士已经放下豪言壮语,计划到2028年投资高达748亿美元,其中80%将用于HBM的研发和生产,而且将下一代HBM4芯片的量产时间提前到2025年。

HBM产线晶圆投入量

从目前来看,上述三位玩家已经表示,今年的HBM供应能力已全部耗尽,明年的产能已经大部分售罄。据专业机构分析,今明两年HBM需求的动态缺口约为产能的5.5%和3.5%。

产业链上找机会

对于这个高壁垒的行业,国内HBM的国产化有一说一,才刚刚起步。

比如武汉新芯和长鑫存储正处于HBM制造的早期阶段,并将重点放在了HBM2的开发上,主要是为了应对未来AI和高性能计算(HPC)等领域的需求。华为也准备通过投资国内的HBM玩家,确保国内产业链的稳定供应。

存储芯片玩家布局情况

而如果我们把HBM的生产工艺打开,你会发现其主要包括TSV(硅通孔)、凸点制造和堆叠三大关键工序。其中,TSV可以说是HBM生产流程中最核心的工艺,也是价值量最高的环节(占封装成本30%)。

而在TSV中,刻蚀又占据重要的一环。从刻蚀设备上来看,目前国外主流深硅刻蚀设备主要由美国应用材料、泛林半导体等设备玩家们控制,但是国内玩家的也在积极突破。比如北方华创()、中微公司()等玩家生产的等离子刻蚀机,也能满足大多数生产工艺的需要。

英伟达一声吼,小弟都得抖三抖

其实,随着存储芯片价格回升,不止是我们开篇提到的头部玩家,国内相关玩家的业绩也在好转。比如佰维存储()今年上半年营业收入同比增长了至少169%,归母净利润同比增长了至少194%。普冉股份()今年4-5月营业收入较去年同期增长了131%,这些都是行业回暖的标志。

只是国内玩家的业绩增长幅度还是小于头部的TOP3,但是大鱼吃肉,小鱼喝汤的神仙日子还是不错的。

但是HBM的出现,让存储行业再次出现了结构性的快速增长机会。尤其是无论是以英伟达为代表的GPU还是以谷歌为代表的ASIC,在内存上均采用 HBM,更是让很多玩家挤破脑袋想进入这个行业。

据专业机构分析,HBM需求量在今明两年将翻倍增长,明年需求量有望达20.8亿GB,市场规模超过300亿美元。封装、材料、封测,或许是国内玩家最值得切入的三条细分领域。

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