HBM芯片在通用內(nèi)存市場的占比從去年的8%增長到15%，主要受到人工智能（AI）、高性能計(jì)算（HPC）和數(shù)據(jù)中心需求的驅(qū)動(dòng)【HBM內(nèi)存與AI處理器為何能相得益彰？】。HBM通過3D堆疊技術(shù)提供了高帶寬和低功耗的優(yōu)勢，成為許多高性能應(yīng)用的首選。

近期，美光科技(Micron)宣布其HBM生產(chǎn)產(chǎn)能已全部售罄直至2025年，這一消息緊隨SK海力士(SK Hynix)的步伐，后者先前透露其HBM產(chǎn)能已被預(yù)訂至明年。

HBM市場在未來幾年將繼續(xù)快速增長，各大廠商也在不斷提升產(chǎn)能以滿足市場需求。美光和SK海力士是HBM市場的主要玩家，目前三星處于落后地位，F(xiàn)itch Ratings的高管Shelley Jang表示：“三星仍需要時(shí)間來追趕。在生產(chǎn)HBM上存在技術(shù)差異。短期內(nèi)，SK海力士可能會(huì)在市場上保持優(yōu)勢。”

SemiAnalysis 首席分析師 Dylan Patel 今年早些時(shí)候告訴《EE Times》，SK Hynix 在 HBM 領(lǐng)域擁有領(lǐng)先的市場份額，HBM3 市場份額超過 85%，總體 HBM 市場份額超過 70%。

主要玩家產(chǎn)品如下：

• 美光的HBM3E內(nèi)存提供了超過1.2 TB/s的帶寬，HBM3E 芯片將被 Nvidia 采用，為后者的 H200 Tensor 芯片提供動(dòng)力。HBMnext被猜測是美光的HBM 4。

• SK海力士的HBM3E則在相同封裝尺寸下提供了36GB的最大容量和1.18TB/s的帶寬。3月份SK海力士宣布了HBM3E開始量產(chǎn)，將與臺(tái)積電合作開發(fā)HBM4產(chǎn)品。【SK海力士透露：HBM3E良率已接近80%】

• 三星的HBM3E內(nèi)存采用12層堆疊技術(shù)，提供36GB的容量和1.28TB/s的帶寬，是目前市場上容量最大的HBM3E產(chǎn)品。

美光在最近一個(gè)財(cái)季（3月至5月）實(shí)現(xiàn)了68.11億美元的營收，同比增長81.5%，營業(yè)利潤達(dá)到7.19億美元。其中，DRAM產(chǎn)品線貢獻(xiàn)了47億美元的收入，占比69%，而這部分收入中亦包括了HBM的銷售。

值得注意的是，美光HBM3E 8H型號(hào)，單季度就為其帶來了超過1億美元的營收，且美光聲稱其HBM產(chǎn)品相較于競品在功耗上降低了30%。此外，美光還計(jì)劃于2025年啟動(dòng)HBM3E 12H的生產(chǎn)，盡管這一時(shí)間點(diǎn)略晚于部分競爭對(duì)手，但公司預(yù)計(jì)HBM業(yè)務(wù)將在明年為公司帶來數(shù)十億美元的收入，并預(yù)期其HBM市場份額將與DRAM相媲美【美光在全球范圍內(nèi)加大HBM產(chǎn)能】。

從長遠(yuǎn)來看，美光預(yù)計(jì)其在 HBM 市場的份額將在 2025 年左右與其在整個(gè) DRAM 市場的份額大致相同。

英特爾也已公開表示對(duì)HBM集成的興趣，并可能在未來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用HBM，以提升系統(tǒng)性能。同時(shí)，AMD一直是HBM技術(shù)的積極采用者，其產(chǎn)品中已多次集成HBM，未來亦有望繼續(xù)深化此方面的應(yīng)用。

下一代HBM4會(huì)有哪些變化？

三星、SK海力士和美光都在爭相通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)能擴(kuò)張來占據(jù)市場優(yōu)勢，特別是在面對(duì)即將到來的AI和HPC市場需求增長。

技術(shù)迭代加速，HBM市場的競爭格局將更加復(fù)雜多變。在下一代的HBM4內(nèi)存開發(fā)上，韓國存儲(chǔ)芯片大廠【三星和SK海力士正計(jì)劃使用1c制程的DRAM】。

• 接口寬度。接口寬度從每堆棧1024位增加到每堆棧2048位，為HBM4帶來突破性變革。采用2048位內(nèi)存接口，理論上也可以使傳輸速度再次翻倍。例如，英偉達(dá)的旗艦Hopper H100 GPU，搭配的六顆HBM3達(dá)到6144-bit位寬。如果內(nèi)存接口翻倍到2048位，英偉達(dá)理論上可以將芯片數(shù)量減半到三個(gè)，并獲得相同的性能。

• 層數(shù)。HBM4在堆棧的層數(shù)上也有所變化，除了首批的12層垂直堆疊，預(yù)計(jì)2027年存儲(chǔ)器廠商還會(huì)帶來16層垂直堆疊——K海力士將繼續(xù)采用先進(jìn)的MR-MUF技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn) 16 層堆疊。。作為對(duì)比，HBM3的堆疊層數(shù)主要為8層/12層。

• 更低的功耗。HBM4E有望少系統(tǒng)能耗，降低發(fā)熱，延長設(shè)備的電池壽命。與此同時(shí)，HBM4E 內(nèi)存有望在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用，包括人工智能、高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、圖形處理等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域帶來更高的性能和效率。

• 工藝。三星還計(jì)劃在HBM4上使用FinFET節(jié)點(diǎn)替代平面型MOSFET來生產(chǎn)對(duì)應(yīng)邏輯Die，并且封裝方式將從基于Bump連接的CoW（Chip on Wafer）變?yōu)榛赑ad連接的Bumpless形式。

HBM4量產(chǎn)時(shí)間預(yù)測

HBM由SK海力士于2014年開發(fā)，2018年推出HBM2（第二代），2020年推出HBM2E（第三代），2022年推出HBM3（第四代），今年又推出了HBM3E（第五代）。

“自第一代 HBM 開發(fā)以來，每兩年開發(fā)一代，但從 HBM3E 開始，每年都在更新?lián)Q代。”SK 海力士表示。HBM4（第六代）推出會(huì)更快。

• SK 海力士計(jì)劃在 2025 年下半年推出采用 12 層 DRAM 堆疊的首批 HBM4 產(chǎn)品，而 16 層堆疊 HBM 稍晚于 2026 年推出。時(shí)間將“與'NVIDIA加速AI加速器發(fā)布周期'保持一致”。

• 三星規(guī)劃在2025年生產(chǎn)HBM 4樣品，2026年量產(chǎn)。

• 美光預(yù)計(jì)將在2026年推出12和16層堆疊的HBM4，帶寬超過1.5TB/ s；到2027~2028年，還將發(fā)布12層和16層堆疊的HBM4E，帶寬可達(dá)2TB/s以上。

有趣的是，根據(jù) Mehrotra 的說法，今年 DRAM 和 HBM 的行業(yè)供應(yīng)將低于需求，部分原因是 HBM 嚴(yán)重蠶食 DRAM。

在給定的內(nèi)存工藝節(jié)點(diǎn)上，HBM3E 消耗的晶圓是普通 DDR5 內(nèi)存的 3 倍，才能生產(chǎn)出給定容量。而 HBM4 的良率預(yù)計(jì)會(huì)更差，因?yàn)榉庋b的復(fù)雜性和對(duì)內(nèi)存的更高性能要求（這也會(huì)進(jìn)一步降低最終 HBM 封裝的良率）。

所以，廠商的訣竅在于通過更復(fù)雜的產(chǎn)品賺錢，Nvidia、AMD、英特爾和其他公司在未來幾年或愿意為 HBM3E、HBM4 和 HBM4E 內(nèi)存多花點(diǎn)錢。