隨著AI半導體競爭不斷加劇，芯片代工產(chǎn)業(yè)因需求停滯和產(chǎn)能過剩，面臨新挑戰(zhàn)。AI關(guān)鍵的高帶寬內(nèi)存（HBM），也陷入主導地位爭奪戰(zhàn)。

韓媒Business Korea報道，三星已將泰勒廠運營時間從2024年底延至到2026年，可能考慮到代工市場而調(diào)整投資速度。今年全球芯片代工產(chǎn)業(yè)前景，臺積電總裁魏哲家表示，今年全球芯片代工產(chǎn)業(yè)增長從上次說明會20%，下修至14%-19%。

此外，EUV曝光設(shè)備市場需求也暴跌，從去年第四季的56億歐元降至今年第一季的6.56億歐元，降幅達88.4%。也因此，在需求降低的狀況下，明年新廠將激活，也使人們擔心產(chǎn)能過剩問題。

目前臺積電在美國亞利桑那州的兩座廠將分別于2025、2028年投產(chǎn)；日本熊本廠已于2月開業(yè)，第二間工廠將于2027年前投產(chǎn)。至于英特爾則計劃在美國、歐洲和以色列各地創(chuàng)建新的代工廠。

對AI半導體相當重要的HBM市場，三星與“SK海力士與臺積電聯(lián)盟”競爭逐漸加劇。目前三星電子2月成功開發(fā)業(yè)界首款最高容量的12層HBM3E，試圖重新奪回市場主導地位，第二季連同8層產(chǎn)品一起供貨英偉達（Nvidia），下一步目標是推出16層HBM4。


HBM：不惜一切為帶寬

考慮到現(xiàn)代類型內(nèi)存的性能規(guī)格和功能，HBM 在帶寬需求大的應(yīng)用程序中如此受歡迎的原因顯而易見。每個堆棧的速度約為 1.2 TB/s，任何傳統(tǒng)內(nèi)存都無法在帶寬方面擊敗 HBM3E。但這種帶寬是有代價的，并且在容量和成本方面存在一些限制。

人工智能工程聯(lián)盟MLCommons的執(zhí)行董事 David Kanter 表示：“HBM 不僅具有優(yōu)越的帶寬，而且還具有功耗，因為距離很短。” “主要弱點是它需要先進的封裝，目前限制了供應(yīng)并增加了成本。“但 HBM 幾乎肯定會永遠占有一席之地。”

HBM 的這些特性使得 DDR、GDDR 和 LPDDR 類型的內(nèi)存也用于許多需要帶寬的應(yīng)用，包括 AI、HPC、圖形和工作站。美光表示，這些容量優(yōu)化和帶寬優(yōu)化類型內(nèi)存的開發(fā)正在迅速進行，因此人工智能硬件開發(fā)人員對它們有明確的需求。

美光計算和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)部高級經(jīng)理 Krishna Yalamanchi 表示：“HBM 是一項非常有前途的技術(shù)，其市場未來增長潛力巨大。” “目前應(yīng)用主要集中在人工智能、高性能計算等需要高帶寬、高密度、低功耗的領(lǐng)域。隨著越來越多的處理器和平臺采用它，該市場預計將快速增長。”

有分析人士指出，自 2012 年以來，訓練模型以每年 10 倍的速度增長，而且看起來[增長]并沒有放緩。”

特別有趣的是，那些需要 HBM 的公司往往會在一夜之間采用該標準的最新版本。

為此Gartner預測，高帶寬內(nèi)存的需求預計將從 2022 年的 1.23 億 GB 激增至 2027 年的 9.72 億 GB，這意味著 HBM 位需求預計將從 2022 年占 DRAM 整體的 0.5% 增加到 2027 年的 1.6%這一激增歸因于標準 AI 和生成 AI 應(yīng)用中對 HBM 的需求不斷升級。

Gartner分析師認為，HBM收入將從2022年的11億美元增至2027年的52億美元，而HBM價格相對2022年的水平將下降40%。Gartner指出，由于技術(shù)進步和內(nèi)存制造商的承諾不斷增加，HBM 堆棧的密度也將增加，從 2022 年的 16 GB 增加到 2027 年的 48 GB。與此同時，美光似乎更為樂觀，預計在 2026 年左右推出 64 GB HBMNext (HBM4) 堆棧。HBM3 和 HBM4 規(guī)范允許構(gòu)建 16-Hi 堆棧，因此可以使用 16 個 32-Gb 器件構(gòu)建 64 GB HBM 模塊，但這將要求內(nèi)存制造商縮短內(nèi)存 IC 之間的距離，其中包括使用新的生產(chǎn)技術(shù)。

鑒于 Nvidia 占據(jù)了計算 GPU 市場的最大份額，該公司很可能成為業(yè)界最大的 HBM 內(nèi)存消費者，并且這種情況將持續(xù)一段時間。

但我們也不得不承認，HBM難度極大。


HBM供不應(yīng)求，海力士、三星積極擴產(chǎn)

如今AI領(lǐng)域發(fā)展得如火如荼，HBM的市場規(guī)模也隨之水漲船高。

據(jù)悉，當下主流AI訓練芯片均使用HBM，一顆GPU配多顆HBM。其中，英偉達1顆H100配5顆HBM3、容量80GB，H200使用6顆HBM3E（全球首顆使用HBM3E的GPU）、容量達144GB。

3月18日，英偉達宣告稱，公司的B100和B200使用192GB（8個24GB8層HBM3E），HBM用量進一步提升。

此外，超威半導體（AMD.US）的MI300系列、谷歌的TPU系列均使用HBM。

在具體的市場規(guī)模方面，據(jù)了解，在AI沒有爆發(fā)之前，市場預測全球HBM將平穩(wěn)增長至一個100億美元的市場。

而根據(jù)新的測算，2023年HBM市場規(guī)模為40億美元，預計2024年增長至150億美元，到2026年增長至接近250億美元，年復合增速高達80%以上。

值得注意的是，于2023年11月，海力士CEO稱，預計到2030年，海力士每年HBM出貨量將達到1億顆，隱含產(chǎn)值規(guī)模將接近300億美元，假設(shè)屆時海力士市場份額為50%，則整個市場空間將在500億美元左右。

在競爭格局方面，HBM的供應(yīng)由SK海力士、三星電子和美光科技（MU.US）三大廠商壟斷，2022年三者的份額分別為50%、40%、10%。

其中，SK海力士是HBM先驅(qū)，HBM3全球領(lǐng)先，與英偉達強綁定、是英偉達主要HBM供應(yīng)商，三星電子緊隨其后，美光科技則正在積極追趕中，HBM3E進度直逼SK海力士。

目前，當下的HBM市場處于供不應(yīng)求狀態(tài)。

而三家大廠壟斷市場，彼此之間的競爭也比較激烈。其中，SK海力士和三星電子均計劃在2024年將HBM產(chǎn)能提升2倍以上。

另外，SK海力士已在今年3月宣布開始量產(chǎn)8層HBM3E，3月底開始發(fā)貨；美光科技則跳過HBM3直接做HBM3E，已于2月底宣布量產(chǎn)8層HBM3E；三星電子則在今年2月底發(fā)布12層HBM3E。

需要指出的是，近兩年芯片領(lǐng)域一片“寒意”，SK海力士、三星電子和美光科技一度遭遇業(yè)績暴降，甚至出現(xiàn)巨虧的情況。

據(jù)美光科技披露了2024財年第二財季（截至2月29日）的業(yè)績顯示，在美國公認會計準則下（GAAP），期內(nèi)美光科技實現(xiàn)營收58.24億美元，同比增長57.70%；凈利潤為7.93億美元，同比、環(huán)比均實現(xiàn)扭虧；攤薄后每股收益為0.71美元；非公認會計準則凈收益為4.76億美元，攤薄后每股收益0.42美元。

美光科技CEO認為，在AI帶來的機遇中，美光是半導體行業(yè)最大的受益者之一。

之所以這么說，是因為美光科技于今年2月26日宣布開始量產(chǎn)HBM3E高帶寬內(nèi)存（第五代HBM，是市場針對AI應(yīng)用的最高規(guī)格DRAM產(chǎn)品）。

在第二財季電話會上，美光科技披露，公司新品HBM3E芯片今年的產(chǎn)能已全部賣光，明年的大部分產(chǎn)能也已經(jīng)被預定。

而HBM3E將供給英偉達（NVDA.US）的AI芯片H200GPU。

美光科技還預計，2024財年，HBM系列產(chǎn)品將為公司帶來數(shù)億美元的營收，甚至有望比肩公司第二大業(yè)務(wù)—NAND業(yè)務(wù)。

美光科技的情況如此，SK海力士和三星電子也都受益于HBM產(chǎn)品的爆發(fā)。


工藝、設(shè)備、材料國內(nèi)廠商不斷導入，國產(chǎn)自主可控進程加速

半導體先進封裝尤其是HBM CoWoS封裝核心增量來自Bumping、TSV、RDL等工藝，增量需求最大的設(shè)備主要為檢/量測、減薄、電鍍、鍵合、模塑機臺，并且先進封裝也為激光切割機、固晶機、回流爐、后道測試機/分選機/探針臺等傳統(tǒng)封裝設(shè)備帶來一定需求提升。

用于高端先進封裝的設(shè)備份額主要為海外廠商占據(jù)，例如先進封裝檢/量測領(lǐng)域的Camtek、ONTO；減薄領(lǐng)域的DISCO；電鍍領(lǐng)域的AMAT、ASMPT；鍵合領(lǐng)域的SUSS、EVG Group；塑封領(lǐng)域的TOWA、YAMADA等；芯片貼裝領(lǐng)域的BESI等。由于AI等領(lǐng)域需求旺盛，Camtek、BESI、SUSS等廠商面向先進封裝如HBM和異構(gòu)集成、AI應(yīng)用的訂單均創(chuàng)下歷史新高，并仍在持續(xù)增長；

用于高端先進封裝的材料品類繁多，且更為分散，主要包括IC封裝載板、ABF基板層介電材料、制造封裝基板核心層材料、環(huán)氧樹脂固態(tài)封裝材料、導線架、焊線材、底部填充劑等，市場份額大多被美國、日本、德國廠商占據(jù)，核心供應(yīng)商包括日本住友化學、日本昭和電工、美國杜邦等。

AI對GPU高帶寬需求將催生HBM將近百億美金市場，以HBM為代表的先進封裝封測技術(shù)、設(shè)備和材料等需求有望持續(xù)提升。據(jù)前文預計，到2024年HBM有望營收至89億美元。以HBM為代表的先進封裝市場對封測技術(shù)、先進封裝設(shè)備及材料需求持續(xù)增長，同時國內(nèi)先進封裝封測、設(shè)備、材料等產(chǎn)業(yè)鏈有望持續(xù)受益，國內(nèi)廠商在相關(guān)領(lǐng)域不斷導入。