电子行业存储专题：AI发展驱动HBM高带宽存储器放量-20230619-国信证券-19页_1mb

HBM技术与AI发展关系总结

核心内容

HBM（高带宽存储器）是一种基于3D堆叠工艺的高性能DRAM，专为满足高带宽需求而设计，成为GPU的理想存储解决方案。随着AI大模型的发展，数据计算量呈指数级增长，对内存带宽提出更高要求，HBM因其高带宽和低延迟特性，被广泛应用于高性能计算领域。

主要观点

• HBM通过3D堆叠和TSV（硅通孔）技术实现更高的存储带宽和更低的能耗。
• AI大模型训练过程中，动态内存需求远高于静态内存，因此对高带宽存储的需求显著提升。
• 3D DRAM技术是解决“内存墙”问题的关键，HBM作为其代表，能有效提升GPU性能。
• TSV和ALD沉积是HBM制造中的核心技术，直接影响其性能与良率。
• IC载板作为HBM封装中的关键材料，是实现2.5D和3D先进封装的重要载体。

关键信息

• HBM主要应用于GPU，占整个DRAM市场约1.5%。
• SK海力士是当前HBM最大供应商，占据50%市场份额，已实现HBM3量产。
• TSV技术实现芯片间垂直互连，提高信号传输速度和降低功耗。
• ALD沉积用于TSV扩散阻挡层和High-K Metal Gate，提升芯片性能和可靠性。
• IC载板在先进封装中占据重要地位，预计2025年全球IC载板市场产值将达162亿美元。
• HBM需求预计2023年增长58%，2024年再增长30%。

主要技术

TSV技术

• TSV是连接硅晶圆两面的垂直电互连结构，用于实现2.5D和3D封装。
• TSV尺寸通常为 $10\mu \mathrm{m} \times 100\mu \mathrm{m}$ 或 $30\mu \mathrm{m} \times 200\mu \mathrm{m}$。
• TSV技术可减少互连长度和信号延迟，提高芯片间通信效率。
• 当前TSV深宽比约为10:1，未来发展方向是更小孔径和更高深宽比。

ALD沉积技术

• ALD用于沉积介质薄膜和金属化合物薄膜，是HBM制造中的关键工艺。
• 雅克科技是ALD前驱体主要供应商，供应SK海力士等HBM核心厂商。
• 拓荆科技是ALD设备主要供应商，其PEALD和Thermal-ALD设备已通过客户端验证。

2.5D+3D集成技术

• HBM通过TSV技术实现2.5D和3D集成，提高存储密度和带宽。
• 台积电“3D Fabric”平台整合了2.5D和3D技术，提升封装效率。
• NVIDIA GH200 Grace Hopper超级芯片采用2.5D+3D技术，集成HBM3和LPDDR5X。
• IC载板是实现2.5D+3D封装的关键材料，用于连接IC芯片与PCB板。

相关企业

• 雅克科技（002409.SZ）：ALD前驱体核心供应商，产品覆盖HBM3。
• 中微公司（688012.SH）：TSV设备主要供应商，提供8英寸和12英寸刻蚀设备。
• 拓荆科技（688072.SH）：ALD设备主要供应商，PEALD和Thermal-ALD产品已通过验证。
• 兴森科技（002436.SZ）：IC载板行业龙头，产能持续扩张，客户包括三星。
• 深科技（000021.SZ）：存储封测企业，布局高端封测工艺，已通过Intel认证。
• 兆易创新（603986.SH）：NOR Flash市场排名全球第三，积极切入DRAM市场。
• 北京君正（300223.SZ）：IC设计厂商，技术覆盖计算、存储、模拟等领域。

风险提示

1. AI应用推广不及预期：AI技术推广可能受到研发周期、数据质量和资源限制的影响。
2. AI投资规模低于预期：部分企业在AI领域可能缺乏足够的资源和经验，导致投资回报不及预期。
3. HBM渗透率提升低于预期：HBM渗透率提升可能受市场需求和技术进展速度影响。

投资评级与盈利预测