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请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1半 导 体 H B M 专 题 报 告 领 先 大 市-A(维 持)H B M 需求 增长 强劲，新技 术带来 设备、材料 端升级2 0 2 3 年 1 2 月 2 4 日 行 业 研 究/行 业 专 题 报 告半导 体 板块 近一年市 场表现资料来源：最闻相 关 报 告：【山 证半导体】破晓 钟声铺浩 渺，A I 浪潮 赋 新 篇 关 注 周 期 视 角 下 的 复 苏 迹象-山西证券半导体行业专题 2 0 2 3.7.1 7分析 师：高宇洋执业登记编码：S 0 7 6 0 5 2 3 0 5 0 0 0 2邮箱：g a o y u y a n g s x z q.c o m投 资 要 点：存 力 已 成 A I 芯 片 性 能 升 级 核 心 瓶 颈，A I 推 动 H B M 需 求 强 劲 增 长。英伟 达 发 布 最 新 A I 芯 片 H 2 0 0，内 存 配 置 明 显 提 升，存 储 技 术 提 升 为 A I 性 能提 升 的 关 键。H B M 作 为 基 于 3 D 堆 栈 工 艺 的 高 性 能 D R A M，打 破 内 存 带 宽及 功 耗 瓶 颈，G P U 性 能 提 升 推 动 H B M 技 术 不 断 升 级。算 力 驱 动 A I 服 务 器出 货 量 迅 猛 增 长，叠 加 G P U 搭 载 H B M 数 量 提 升 和 H B M 容 量 与 价 值 增 长，全 球 H B M 市 场 规 模 有 望 从 2 0 2 3 年 的 1 5 亿 美 元 增 至 2 0 3 0 年 的 5 7 6 亿 美 元，对 应 2 0 2 3-2 0 3 0 的 年 复 合 增 长 率 达 6 8.3%。H B M 量 价 齐 升 趋 势 已 现，三 大 原 厂 积 极 扩 产。龙 头 厂 商 海 力 士 透 露 明年 扩 产 2 倍，公 司 采 用 最 先 进 1 0 n m 技 术 扩 大 2 0 2 4 年 产 量，其 中 大 部 分 增 量由 H B M 3 e 填 充，预 计 2 0 3 0 年 H B M 出 货 量 有 望 达 到 每 年 1 亿 颗。三 星、美光 紧 随 其 后，同 样 宣 布 大 规 模 扩 产。新 技 术 H B M 3 e、H B M 4 等 陆 续 推 出，行 业 量 价 齐 升。T S V 为 H B M 核 心 工 艺，新 技 术 带 来 设 备、材 料 端 升 级。T S V 技 术 主 要涉 及 深 孔 刻 蚀、沉 积、减 薄 抛 光 等 关 键 工 艺，多 层 堆 叠 结 构 提 升 工 序 步 骤，带 动 量 检 测、键 合 等 设 备 需 求 持 续 提 升。H B M 芯 片 间 隙 采 用 G M C 或 L M C填 充，带 动 主 要 原 材 料 l o w-球 硅 和 l o w-球 铝 需 求 增 长，同 时 电 镀 液、电子 粘 合 剂、封 装 基 板、压 敏 胶 带 等 材 料 需 求 也 将 增 加。投 资 建 议：重 点 关 注 H B M 产 业 链。材 料 端：神 工 股 份、联 瑞 新 材、华海 诚 科、雅 克 科 技；设 备 端：赛 腾 股 份、中 微 公 司；封 测 端：通 富 微 电、长电 科 技；经 销 商：香 农 芯 创。风 险 提 示：A I G C 发 展 不 及 预 期；A I 服 务 器 出 货 量 不 及 预 期；H B M 技 术 发展 不 及 预 期；设 备 和 材 料 的 国 产 替 代 不 及 预 期。行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 2目 录1.需 求 端：A I 推 动 H B M 需 求 强 劲 增 长.42.供 给 端：H B M 加 速 迭 代，三 大 原 厂 开 启 扩 产 潮.63.H B M 产 业 链：T S V 是 关 键，材 料 设 备 需 求 持 续 提 升.1 03.1 T S V 是 H B M 核 心 工 艺.1 03.2 H B M 多 层 堆 叠 结 构 驱 动 材 料 设 备 需 求 持 续 提 升.1 14.建 议 关 注.1 34.1 材 料 端.1 34.2 设 备 端.1 54.3 封 测 端.1 64.4 经 销 商.1 85.风 险 提 示.1 8图 表 目 录图 1：H B M 内 部 结 构 图.4图 2：G D D R 5 与 H B M 重 要 指 标 对 比.4图 3：G D D R 5 与 H B M 芯 片 面 积 对 比.5图 4：2 0 2 2-2 0 2 6 年 全 球 A I 服 务 器 出 货 量（万 台）.6图 5：2 0 2 3-2 0 3 0 年 全 球 H B M 市 场 规 模（亿 美 元）.6图 6：与 H 1 0 0 相 比，H 2 0 0 推 理 速 度 提 升 了 4 0%-9 0%.7图 7：与 H 1 0 0 相 比，H 2 0 0 最 高 可 降 低 一 半 能 耗.7图 8：H B M 市 场 目 前 被 三 大 原 厂 占 据.8图 9：三 大 原 厂 H B M 产 品 进 展 及 规 划.9YWFUxOnQpMoPqOsRqNtMrQ9P8Q6MpNmMmOtQlOoPmOfQtRsPbRpPzRNZnRnQwMmRqN行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 3图 1 0：T S V 技 术 将 多 层 D R A M D i e 进 行 堆 叠.1 0图 1 1：3 D-T S V D R A M 和 H B M 已 经 成 功 生 产 T S V.1 0图 1 2：H B M 3 D 封 装 成 本 拆 分(9 9.5%键 合 良 率).1 1图 1 3：H B M 3 D 封 装 成 本 拆 分(9 9%键 合 良 率).1 1图 1 4：T S V 技 术 工 艺 流 程.1 1图 1 5：硅 通 孔 芯 片 堆 叠 示 意 图.1 2图 1 6：T S V 制 造 结 构 横 切 面 图.1 2图 1 7：H B M 列 阵 结 构.1 2图 1 8：H B M 列 阵 微 观 结 构.1 2图 1 9：公 司 主 要 产 品、客 户 和 最 新 产 品 进 展.1 3图 2 0：公 司 主 要 产 品、客 户 和 最 新 产 品 进 展.1 4图 2 1：公 司 主 要 产 品、客 户 和 最 新 产 品 进 展.1 4图 2 2：公 司 主 要 产 品、客 户 和 最 新 产 品 进 展.1 5图 2 3：公 司 旗 下 O p t i m a 晶 圆 检 测 设 备.1 6图 2 4：公 司 历 史 主 营 业 务 收 入（单 位：人 民 币 亿 元）.1 6图 2 5：公 司 产 品 布 局.1 6图 2 6：公 司 产 品 布 局.1 7图 2 7：公 司 晶 圆 级&系 统 级 封 装 技 术.1 8图 2 8：公 司 合 作 伙 伴.1 8表 1：H B M 目 前 已 经 成 为 A I 服 务 器 的 搭 载 标 配.5表 2：五 代 H B M 产 品 性 能 对 比.7表 3：三 大 原 厂 加 速 H B M 产 能 扩 张.9行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 41.需 求 端：A I 推 动 H B M 需 求 强 劲 增 长H B M 作 为 基 于 3 D 堆 栈 工 艺 的 高 性 能 D R A M，打 破 内 存 带 宽 及 功 耗 瓶 颈。H B M（H i g h B a n d w i d t h M e m o r y）即 高 带 宽 存 储 器，通 过 使 用 先 进 封 装（如 T S V 硅 通 孔、微 凸 块）将 多 个 D R A M 芯 片 进 行 堆 叠，并 与 G P U一 同 进 行 封 装，形 成 大 容 量、高 带 宽 的 D D R 组 合 阵 列。H B M 通 过 与 处 理 器 相 同 的“I n t e r p o s e r”中 间 介 质层 与 计 算 芯 片 实 现 紧 凑 连 接，一 方 面 既 节 省 了 芯 片 面 积，另 一 方 面 又 显 著 减 少 了 数 据 传 输 时 间；此 外 H B M采 用 T S V 工 艺 进 行 3 D 堆 叠，不 仅 显 著 提 升 了 带 宽，同 时 降 低 了 功 耗，实 现 了 更 高 的 集 成 度。图 1：H B M 内 部 结 构 图资 料 来 源：A M D 官 网，山 西 证 券 研 究 所H B M 性 能 远 超 G D D R，成 为 当 前 G P U 存 储 单 元 理 想 解 决 方 案。G P U 显 存 一 般 采 用 G D D R 或 者 H B M两 种 方 案，但 H B M 性 能 远 超 G D D R。根 据 A M D 数 据，从 显 存 位 宽 来 看，G D D R 5 为 3 2-b i t，H B M 为 其 四倍，达 到 了 1 0 2 4-b i t；从 时 钟 频 率 来 看，H B M 为 5 0 0 M H z，远 远 小 于 G D D R 5 的 1 7 5 0 M H z；从 显 存 带 宽 来看，H B M 的 一 个 s t a c k 大 于 1 0 0 G B/s，而 G D D R 5 的 一 颗 芯 片 才 2 5 G B/s，所 以 H B M 的 数 据 传 输 速 率 远 远 高于 G D D R 5。从 空 间 利 用 角 度 来 看，H B M 由 于 与 G P U 封 装 在 一 块，从 而 大 幅 度 减 少 了 显 卡 P C B 的 空 间，而 G D D R 5 芯 片 面 积 为 H B M 芯 片 三 倍，这 意 味 着 H B M 能 够 在 更 小 的 空 间 内，实 现 更 大 的 容 量。因 此，H B M可 以 在 实 现 高 带 宽 和 高 容 量 的 同 时 节 约 芯 片 面 积 和 功 耗，被 视 为 G P U 存 储 单 元 理 想 解 决 方 案。图 2：G D D R 5 与 H B M 重 要 指 标 对 比资 料 来 源：A M D 官 网，山 西 证 券 研 究 所行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 5图 3：G D D R 5 与 H B M 芯 片 面 积 对 比资 料 来 源：S e m a n t i c S c h o l a r M u l t i-c h i p t e c h n o l o g i e s t o u n l e a s h c o m p u t i n g p e r f o r m a n c e g a i n s o v e r t h e n e x td e c a d e，山 西 证 券 研 究 所在 高 性 能 G P U 需 求 推 动 下，H B M 目 前 已 经 成 为 A I 服 务 器 的 搭 载 标 配。A I 大 模 型 的 兴 起 催 生 了 海 量算 力 需 求，而 数 据 处 理 量 和 传 输 速 率 大 幅 提 升 使 得 A I 服 务 器 对 芯 片 内 存 容 量 和 传 输 带 宽 提 出 更 高 要 求。H B M具 备 高 带 宽、高 容 量、低 延 时 和 低 功 耗 优 势，目 前 已 逐 步 成 为 A I 服 务 器 中 G P U 的 搭 载 标 配。英 伟 达 推 出的 多 款 用 于 A I 训 练 的 芯 片 A 1 0 0、H 1 0 0 和 H 2 0 0，都 采 用 了 H B M 显 存。其 中，A 1 0 0 和 H 1 0 0 芯 片 搭 载 了4 0 G B 的 H B M 2 e 和 8 0 G B 的 H B M 3 显 存，最 新 的 H 2 0 0 芯 片 搭 载 了 速 率 更 快、容 量 更 高 的 H B M 3 e。A M D的 M I 3 0 0 系 列 也 都 采 用 了 H B M 3 技 术，M I 3 0 0 A 的 容 量 与 前 一 代 相 同 为 1 2 8 G B，而 更 高 端 的 M I 3 0 0 X 则 将容 量 提 升 至 1 9 2 G B，增 长 了 5 0%，相 当 于 H 1 0 0 容 量 的 2.4 倍。表 1：H B M 目 前 已 经 成 为 A I 服 务 器 的 搭 载 标 配N I V D A A M DA 1 0 0 H 1 0 0 H 2 0 0 M I 2 5 0 X M I 3 0 0 M I 3 0 0 A M I 3 0 0 XL a u n c h T i m e 2 0 2 0.0 5 2 0 2 2.0 3 2 0 2 4 Q 2 2 0 2 1.1 1 2 0 2 3.0 1 2 0 2 3.0 6 2 0 2 3.0 6P r o c e s s 7 n m 4 n m 6 n m 5 n m 5/6 n m 5 n mH B M-B a n d w i d t h 1.5 T B/s 3 T B/s 2.3 T B/s 3.2 T B/s 4.8 T B/sH B M-C a p a c i t y4 0 G(H B M 2e x 6)8 0 G(H B M 3x 5)1 4 1 G(H B M 3 e)1 2 8 G(H B M 2 ex 8)1 2 8 G(H B M 3x 8)1 2 8 G(H B M3 8)1 9 2 G(H B M3 8)I n t e r f a c e P C I e 4.0 S X M 5 S X M 5 P C I e 4.0 P C I e 5.0 P C I e 5.0 P C I e 5.0I C P a c k a g eT e c h n o l o g yC o W o S C o W o S E F B C o W o S(e)3 D C h i p l e t 3 D C h i p l e tM e m o r y C l o c k3.2 G b p sH B M 2 e5.2 4 G b p sH B M 3-6.5 G b p sH B M 3 e1.6 G H zM e m o r y B a n d w i d t h 2 T B/s e c 3.3 5 T B/s e c 4.8 T B/s e c 3.2 T B/s e c 5.2 T B/s e cV R A M 8 0 G B 8 0 G B 1 4 1 G BI n t e r f a c e S X M 4 S X M 5 S X M 5A r c h i t e c t u r e A m p e r e H o p p e r H o p p e r C D N A 2 C D N A 3 C D N A 3 C D N A 3资 料 来 源：T r e n d F o r c e，英 伟 达 官 网，A M D 官 网，A n a n d T e c h，半 导 体 行 业 观 察，I T 之 家，芯 智 讯，电 子行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 6发 烧 友，智 能 计 算 芯 世 界，山 西 证 券 研 究 所大 算 力 驱 动 A I 服 务 器 出 货 量 迅 猛 增 长，叠 加 G P U 搭 载 H B M 数 量 提 升 和 H B M 容 量、价 值 增 长，带来 H B M 市 场 数 百 亿 美 金 的 增 量 空 间。根 据 T r e n d F o r c e 数 据，全 球 A I 服 务 器 出 货 量 预 期 从 2 0 2 2 年 的 8 5.5万 台 增 至 2 0 2 6 年 的 2 3 6.9 万 台，C A G R 达 2 9%。A I 服 务 器 出 货 量 迅 猛 增 长，同 时 G P U 基 板 搭 载 H B M 数量 从 4 颗 增 至 6 颗，单 个 H B M 容 量 也 从 H B M 1 的 1 G B 提 升 至 H B M 3 的 2 4 G B，H B M 价 值 也 随 着 产 品 迭 代升 级 而 增 长，量 价 驱 动 下，全 球 H B M 市 场 规 模 有 望 从 2 0 2 3 年 的 1 5 亿 美 元 增 至 2 0 3 0 年 的 5 7 6 亿 美 元，对应 2 0 2 3-2 0 3 0 年 的 年 复 合 增 长 率 达 6 8.3%。图 4：2 0 2 2-2 0 2 6 年 全 球 A I 服 务 器 出 货 量（万 台）图 5：2 0 2 3-2 0 3 0 年 全 球 H B M 市 场 规 模（亿 美 元）资 料 来 源：T r e n d F o r c e，山 西 证 券 研 究 所 资 料 来 源：山 西 证 券 研 究 所 测 算2.供 给 端：H B M 加 速 迭 代，三 大 原 厂 开 启 扩 产 潮H B M 市 场 竞 争 激 烈，H B M 产 品 向 低 能 耗、高 带 宽、高 容 量 加 速 迭 代。从 2 0 1 6 年 第 一 代 H B M 1 发 布开 始，H B M 目 前 已 经 迭 代 到 第 五 代 产 品 H B M 3 e，纵 观 五 代 H B M 产 品 性 能 变 化，可 以 发 现 H B M 在 带宽、I/O 速 率、容 量、工 艺 节 点 等 方 面 取 得 较 大 突 破，其 中 带 宽 由 初 代 的 1 2 8 G B/s 迭 代 至 H B M 3 e 的 1 T B/s，I/O 速 率 由 1 G b p s 迭 代 至 8 G b p s，容 量 从 1 G B 增 至 最 高 3 6 G B，制 造 工 艺 则 取 得 进 一 步 突 破，达 到 5 n m 级 别。最 新 一 代 H B M 3 e 数 据 处 理 速 度 最 高 可 达 到 1.1 5 T B/s，H B M 系 列 产 品 的 更 新 迭 代 将 在 低 能 耗、高 带 宽、高容 量 上 持 续 发 力，以 高 性 能 牵 引 A I 技 术 进 一 步 革 新。行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 7表 2：五 代 H B M 产 品 性 能 对 比类别 H B M 1 H B M 2 H B M 2 E H B M 3 H B M 3 E带宽（G B/s）1 2 8 3 0 7 4 6 0 8 1 9 1 0 0 0堆叠高度（层）4 4/8 4/8 8/1 2 8/1 2容量（G B）1 4/8 8/1 6 1 6/2 4 2 4/3 6I/O 速率（G b p s）1 2.4 3.6 6.4 8.0J E D E C 标准发布时间 2 0 1 6 年 1 月 2 0 1 8 年 1 2 月 2 0 2 0 年 2 月 2 0 2 2 年 1 月 2 0 2 3 年 8 月管理通道数 8 8 1 2 1 6 1 6单位通道存储数 1 2 8 M B 1 G B 1 G B 1.5 G B-工艺节点 2 9 n m 2 1 n m 1 0 n m 5 n m 1 0 n m芯片密度 2 G b 8 G b 1 6 G b 1 6 G b-有效位宽 1 0 2 4-b i t 1 0 2 4-b i t 1 0 2 4-b i t 1 0 2 4-b i t 1 0 2 4-b i t电压（V）1.2 1.2 1.2 1.1-传输速率 1 G T/s e c/p i n 2 G T/s e c/p i n3.2 G T/s e c/p i n（S a m s u n g F l a s h b o l t-8d i e s/s t a c k）3.6 5 G T/s e c/p i n（S Kh y n i x-4 d i e s/s t a c k）6.4 G b p s/p i n6.4 G T/s8 G T/s总通道宽度 1 0 2 4 b i t s（8-H i s t a c k）资 料 来 源：S K 海 力 士 官 网，半 导 体 行 业 观 察，华 尔 街 见 闻，三 星 官 网，A n a n d T e c h，英 特 尔 官 网，新 思 科技 官 网，山 西 证 券 研 究 所H B M 产 品 迭 代 助 力 A I 芯 片 性 能 升 级。当 地 时 间 2 0 2 3 年 1 1 月 1 3 日，英 伟 达 发 布 了 首 款 搭 载 最 先 进 存储 技 术 H B M 3 e 的 G P U 芯 片 H 2 0 0。H 2 0 0 作 为 首 款 搭 载 最 先 进 存 储 技 术 H B M 3 e 的 G P U，拥 有 1 4 1 G B 显 存容 量 和 4.8 T B/s 显 存 带 宽，与 H 1 0 0 的 8 0 G B 和 3.3 5 T B/s 相 比，显 存 容 量 增 加 7 6%，显 存 带 宽 增 加 4 3%。尽管 G P U 核 心 未 升 级，但 H 2 0 0 凭 借 更 大 容 量、更 高 带 宽 的 显 存，依 旧 在 人 工 智 能 大 模 型 计 算 方 面 实 现 显 著提 升。根 据 英 伟 达 官 方 数 据，在 单 卡 性 能 方 面，H 2 0 0 相 比 H 1 0 0，在 L l a m a 2 的 1 3 0 亿 参 数 训 练 中 速 度 提 升4 0%，在 G P T-3 的 1 7 5 0 亿 参 数 训 练 中 提 升 6 0%，在 L l a m a 2 的 7 0 0 亿 参 数 训 练 中 提 升 9 0%；在 降 低 能 耗、减 少 成 本 方 面，H 2 0 0 的 T C O（总 拥 有 成 本）达 到 了 新 水 平，最 高 可 降 低 一 半 的 能 耗。图 6：与 H 1 0 0 相 比，H 2 0 0 推 理 速 度 提 升 了4 0%-9 0%图 7：与 H 1 0 0 相 比，H 2 0 0 最 高 可 降 低 一 半 能 耗行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 8资 料 来 源：英 伟 达 官 网，山 西 证 券 研 究 所 资 料 来 源：英 伟 达 官 网，山 西 证 券 研 究 所H B M 市 场 目 前 被 三 大 原 厂 占 据，其 中 海 力 士 份 额 领 先，占 据 H B M 市 场 主 导 地 位。据 T r e n d F o r c e 数 据，三 大 原 厂 海 力 士、三 星、美 光 2 0 2 2 年 H B M 市 占 率 分 别 为 5 0%、4 0%、1 0%。2 0 2 3 年 年 初 至 今，生 成 式 A I市 场 呈 爆 发 式 增 长，大 模 型 参 数 量、预 训 练 数 据 量 攀 升，驱 动 A I 服 务 器 对 高 带 宽、高 容 量 的 H B M 需 求 迅速 增 加。作 为 最 先 开 发 出 H B M 芯 片 的 海 力 士，在 A I G C 行 业 迅 速 发 展 背 景 下 得 以 抢 占 先 机，率 先 实 现 H B M 3量 产，抢 占 市 场 份 额。2 0 2 3 年 下 半 年 英 伟 达 高 性 能 G P U H 1 0 0 与 A M D M I 3 0 0 将 搭 载 海 力 士 生 产 的 H B M 3，海 力 士 市 占 率 将 进 一 步 提 升，预 计 2 0 2 3 年 海 力 士、三 星、美 光 市 占 率 分 别 为 5 3%、3 8%、9%。图 8：H B M 市 场 目 前 被 三 大 原 厂 占 据资 料 来 源：T r e n d F o r c e，山 西 证 券 研 究 所（内 圈 2 0 2 2 年，外 圈 2 0 2 3 E）海 力 士 在 每 一 代 H B M 产 品 上 都 保 持 先 发 优 势，三 星、美 光 正 加 速 追 赶。2 0 1 4 年 海 力 士 联 手 A M D 推出 全 球 首 款 H B M 1 芯 片；2 0 2 1 年 1 0 月 海 力 士 再 次 领 先 市 场，推 出 业 内 首 款 8 层 堆 叠、1 6 G B 的 H B M 3；2 0 2 2年 6 月 海 力 士 实 现 H B M 3 量 产，成 为 目 前 唯 一 量 产 H B M 3 产 品 的 公 司；2 0 2 3 年 8 月，海 力 士 开 发 出 全 球 最高 规 格 H B M 3 e 内 存，并 预 计 于 2 0 2 4 H 1 实 现 大 规 模 量 产。2 0 1 6 年 三 星 量 产 4 G B 的 H B M 2，同 年 推 出 8 G B的 H B M 2；2 0 1 9 年 公 司 推 出 8 层 堆 叠、容 量 1 6 G B 的 H B M 2 e“F l a s h b o l t”，并 于 同 年 H 1 量 产；2 0 2 3 年 三 星推 出 1 0 n m 级、1 2 层 堆 叠、容 量 1 6/2 4 G B 的 H B M 3 产 品“I c e b o l t”，并 计 划 于 2 0 2 3 年 H 2 量 产；2 0 2 3 年 1 0月 三 星 推 出 1 2 层 堆 叠、容 量 3 6 G B、带 宽 1.2 2 8 T B/s 的 H B M 3 e 产 品“S h i n e b o l t”；目 前 公 司 正 在 研 发 H B M 4，计 划 于 2 0 2 5 年 推 出。2 0 2 3 年 7 月，美 光 推 出 业 界 首 款 8 层 堆 叠、2 4 G B 的 H B M 3 G e n 2 芯 片，采 用 1 工 艺节 点，其 带 宽、处 理 速 度 高 达 1.2 T B/s、9.2 G b p s；美 光 计 划 2 0 2 5 年 量 产 H B M 3 e，并 通 过 H B M 3 e 实 现 追 赶；2 0 2 6 年 美 光 计 划 推 出 容 量 可 达 3 6-4 8 G B、带 宽 超 过 1.5 T B/s 的 H B M N e x t。行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 9图 9：三 大 原 厂 H B M 产 品 进 展 及 规 划资 料 来 源：三 星 官 网，S K 海 力 士 官 网，美 光 官 网，山 西 证 券 研 究 所H B M 产 品 供 不 应 求，三 大 原 厂 加 速 产 能 扩 张。海 力 士 透 露 明 年 扩 产 2 倍，公 司 采 用 最 先 进 1 0 n m 技 术扩 大 2 0 2 4 年 产 量，其 中 大 部 分 增 量 由 H B M 3 e 填 充，预 计 2 0 3 0 年 H B M 出 货 量 有 望 达 到 每 年 1 亿 颗；同 时公 司 决 定 2 0 2 4 年 预 留 约 1 0 万 亿 韩 元 用 于 设 施 资 本 支 出，聚 焦 于 高 附 加 值 D R A M 芯 片 设 施 扩 建 和 H B M 的T S V 封 装 技 术 升 级，相 较 今 年 6 万 亿-7 万 亿 韩 元 的 预 计 设 施 投 资，超 出 市 场 预 期。三 星 透 露 明 年 扩 产 2.5倍，公 司 已 投 资 1 0 5 亿 韩 元 收 购 三 星 显 示 天 安 厂 区 内 部 分 建 筑 及 设 备 用 于 H B M 生 产，同 时 计 划 在 天 安 厂 建立 一 条 新 封 装 线 用 于 H B M 扩 产，预 计 追 加 投 资 7 0 0 0 亿-1 万 亿 韩 元 扩 产 H B M。美 光 计 划 未 来 几 年 对 西 安 封装 测 试 工 厂 投 资 逾 4 3 亿 元 人 民 币，并 计 划 扩 建 美 光 西 安 工 厂，引 进 高 性 能 封 装、测 试 设 备，同 时 公 司 计 划在 2 0 2 4 财 年 进 行 结 构 性 供 应 调 整，将 更 多 产 能 分 配 给 H B M 3 e 等 工 艺 步 骤 更 复 杂 的 先 进 节 点。表 3：三 大 原 厂 加 速 H B M 产 能 扩 张海外 厂商 H B M 产能 布局/资本 开支指引海力士计划投资后道工艺设备 1 万亿韩元，预计到 2 0 2 3 年年末，后道工艺设备规模将增加近一倍。采用最先进 1 0 n m 技术扩大 2 0 2 4 年产量,其中大部分增量由 H B M 3 e 填充,预计 2 0 3 0 年 H B M 出货量达到每年 1 亿颗;同时公司决定 2 0 2 4 年预留约 1 0 万亿韩元用于设施资本支出,聚焦于高附加值 D R A M 芯片设施扩建和 H B M 的 T S V 封装技术升级。三星目标 2 0 2 4 扩产 2.5 倍,公司已投资 1 0 5 亿韩元收购三星显示天安厂区内部分建筑及设备用于 H B M 生产,同时计划在天安厂建立一条新封装线用于 H B M 扩产,预计追加投资 7 0 0 0 亿-1 万亿韩元扩产 H B M。美光计划 2 0 2 4 财年将更多产能分配于 H B M 3 E 等工艺步骤更复杂的先进节点，同时对 H B M 的资本开支较先前计划将大幅提升。计划未来几年对西安封装测试工厂投资逾 4 3 亿元人民币,并计划扩建美光西安工厂,引进高性能封装、测试设备。资 料 来 源：S K 海 力 士 官 网，三 星 官 网，美 光 官 网，新 浪 财 经，科 创 板 日 报，全 球 半 导 体 观 察，D i g i t i m e s A s i a，山 西 证 券 研 究 所行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1 03.H B M 产 业 链：T S V 是 关 键，材 料 设 备 需 求 持 续 提 升3.1 T S V 是 H B M 核心 工艺T S V 技 术 通 过 垂 直 堆 叠 多 个 D R A M，能 显 著 提 升 存 储 容 量、带 宽 并 降 低 功 耗。T S V（硅 通 孔）技 术 通过 在 芯 片 与 芯 片 之 间、晶 圆 和 晶 圆 之 间 制 作 垂 直 导 通，并 通 过 铜、钨、多 晶 硅 等 导 电 物 质 的 填 充，实 现 硅通 孔 的 垂 直 电 气 互 联。作 为 实 现 3 D 先 进 封 装 的 关 键 技 术 之 一，对 比 w i r e b o n d 叠 层 封 装，T S V 可 以 提 供 更高 的 互 连 密 度 和 更 短 的 数 据 传 输 路 径，因 此 具 有 更 高 的 性 能 和 传 输 速 度。随 着 摩 尔 定 律 放 缓，芯 片 特 征 尺寸 接 近 物 理 极 限，半 导 体 器 件 的 微 型 化 也 越 来 越 依 赖 于 集 成 T S V 的 先 进 封 装。目 前 D R A M 行 业 中，3 D-T S VD R A M 和 H B M 已 经 成 功 生 产 T S V，克 服 了 容 量 和 带 宽 的 限 制。图 1 0：T S V 技 术 将 多 层 D R A M D i e 进 行 堆 叠 图 1 1：3 D-T S V D R A M 和 H B M 已 经 成 功 生 产 T S V资 料 来 源：S K 海 力 士 官 网，山 西 证 券 研 究 所 资 料 来 源：S K 海 力 士 官 网，山 西 证 券 研 究 所T S V 为 H B M 核 心 工 艺，在 H B M 3 D 封 装 成 本 中 占 比 约 3 0%。根 据 S A M S U N G，3 D T S V 工 艺 较 传 统P O P 封 装 形 式 节 省 了 3 5%的 封 装 尺 寸，降 低 了 5 0%的 功 耗，并 且 对 比 带 来 了 8 倍 的 带 宽 提 升。对 4 层 存 储芯 片 和 一 层 逻 辑 裸 芯 进 行 3 D 堆 叠 的 成 本 进 行 分 析，T S V 形 成 和 显 露 的 成 本 合 计 占 比，对 应 9 9.5%和 9 9%两种 键 合 良 率 的 情 形 分 别 为 3 0%和 2 8%，超 过 了 前/后 道 工 艺 的 成 本 占 比，是 H B M 3 D 封 装 中 成 本 占 比 最 高 的部 分。行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1 1图 1 2：H B M 3 D 封 装 成 本 拆 分(9 9.5%键 合 良 率)图 1 3：H B M 3 D 封 装 成 本 拆 分(9 9%键 合 良 率)资 料 来 源：3 D I n C i t e s，山 西 证 券 研 究 所 资 料 来 源：3 D I n C i t e s，山 西 证 券 研 究 所T S V 技 术 主 要 涉 及 深 孔 刻 蚀、沉 积、减 薄 抛 光 等 关 键 工 艺。T S V 首 先 利 用 深 反 应 离 子 刻 蚀（D R I E）法制 作 通 孔；然 后 使 用 化 学 气 相 沉 积（P E C V D）的 方 法 沉 积 制 作 介 电 层、使 用 物 理 气 相 沉 积（P V D）的 方 法沉 积 制 作 阻 挡 层 和 种 子 层；再 选 择 电 镀 铜（C u）进 行 填 孔；最 后 使 用 化 学 和 机 械 抛 光（C M P）法 去 除 多 余的 铜。另 外，由 于 芯 片 堆 叠 集 成 的 需 要，在 完 成 铜 填 充 后，还 需 要 晶 圆 减 薄 和 键 合。图 1 4：T S V 技 术 工 艺 流 程资 料 来 源：I E E E C o n f e r e n c e，山 西 证 券 研 究 所3.2 H B M 多层 堆叠 结构 驱动 材料 设备 需求 持续 提升H B M 多 层 堆 叠 结 构 提 升 工 序 步 骤，带 动 封 装 设 备 需 求 持 续 提 升。（1）前 道 环 节：H B M 需 要 通 过 T S V进 行 垂 直 方 向 连 接，增 加 了 T S V 刻 蚀 设 备 需 求，同 时 H B M 中 T S V、微 凸 点、硅 中 介 层 等 工 艺 大 量 增 加 了前 道 工 序，给 前 道 检、量 测 设 备 带 来 增 量；（2）后 道 环 节：H B M 堆 叠 结 构 增 多，要 求 晶 圆 厚 度 不 断 降 低，行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1 2这 意 味 着 对 减 薄、键 合 等 设 备 的 需 求 提 升；H B M 多 层 堆 叠 结 构 依 靠 超 薄 晶 圆 和 铜 铜 混 合 键 合 工 艺 增 加 了 对临 时 键 合/解 键 合 等 设 备 的 需 求；（3）各 层 D R A M D i e 的 保 护 材 料 也 非 常 关 键，对 注 塑 或 压 塑 设 备 提 出 了 较高 要 求。图 1 5：硅 通 孔 芯 片 堆 叠 示 意 图 图 1 6：T S V 制 造 结 构 横 切 面 图资 料 来 源：S K 海 力 士 官 网，山 西 证 券 研 究 所 资 料 来 源：I E E E C o n f e r e n c e，山 西 证 券 研 究 所H B M 多 层 堆 叠 结 构 提 升 工 序 步 骤，带 动 封 装 材
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