电子行业HBM专题分析：逐鹿顶尖工艺，HBM4的三国时代
算力需求澎湃催化 HBM 技术快速迭代。目前 HBM 已然成为 AI 服务器、数据中心、汽车驾驶等高性能计算领域的标配，未来其适用市场仍在不断拓宽。2024 年的 HBM 需求位元年成长率近 200%，2025 年可望再翻倍。受市场需求催化，当前 HBM 的开发周期已缩短至一年。针对 HBM4，各买方也开始启动定制化要求，未来 HBM 或不再排列在 SoC 主芯片旁边，亦有可能堆叠在 SoC 主芯片之上。垂直堆叠技术在散热，成本，分工等方面也带来了新的挑战。受先进制程技术和资金投入规模的限制，目前，只有 SK 海力士、美光和三星有能力生产兼容 H100 等高性能 AI 计算系统的HBM 芯片。23 年海力士市场份额为 53%，三星市场份额为 38%，美光市场份额为 9%。海力士具有先发优势，但三星有望通过其一站式策略抢占市场份额。
HBM 具有三大堆叠键合工艺：MR-MUF，TC-NCF 与混合键合。目前只有 SK 海力士使用 MR-MUF 先进封装工艺。三星与美光目前采用的为TC-NCF 技术。各家厂商也在考虑在新一代 HBM 产品上应用铜-铜混合键合技术。在设备端，混合键合设备在单机价值量上为所有固晶机中最高，行业头部领先优势明显。预计存储领域未来贡献混合键合设备明显增量，保守预计 2026 年市场需求量超过 200 台。混合键合设备国内起步较晚，距国际领先水平仍有 5-6 年差距。
HBM4 技术路线：海力士优势明显，三星/美光发力追赶。根据海力士最新披露的数据，公司 HBM3E 产品上的良品率以达到 80%，远远超出此前行业预期的 60%-70%，同时也大幅领先竞争对手三星与美光的良率。由于混合键合技术非常复杂，需要控制键合层的平整度和键合强度，粒子控制也需要在纳米级别进行，这将导致 HBM 在生产效率与良品率上有所欠缺。同时随着 HBM 标准限制的放宽，预计海力士仍将在 HBM4 上采用成熟的 MR-MUF 技术。三星目前的产品良率不如海力士，但三星表示 HBM在最多 8 个堆叠时，MR-MUF 的生产效率比 TC-NCF 更高，一旦堆叠达到12 个或以上，后者将具有更多优势，而未来 HBM4 高度的放宽势必将增加HBM4 堆叠层数至 12-16 层，这将为 TC-NCF 工艺带来更大发挥的可能。美光研发的 HBM3E 今年和海力士一同通过了英伟达验证。美光的 HBM3E在功耗上比竞争 HBM3E 产品低约 30%，在性能上有约 10%的提升。美光在海力士产能不足情况下，未来有望承接英伟达更多订单。
