计算机行业算力系列报告(一):AI服务器催化HBM需求爆发,核心工艺变化带来供给端增量_26页_1mb
报告摘要
AI服务器催化HBM需求爆发,核心工艺变化带来供给端增量
核心内容
HBM(高带宽存储器)作为AI服务器GPU显存的主流解决方案,正因AI服务器的快速普及而迎来需求爆发。HBM通过多层DRAMdie垂直堆叠、TSV(穿透硅通孔)和μbumps技术实现高带宽、低功耗和小体积,成为高性能服务器的关键部件。
主要观点
- HBM技术优势:相比传统GDDR5,HBM在带宽、容量和功耗方面具有显著优势,尤其适合AI服务器的高数据处理需求。
- 需求端增长:AI服务器出货量预计从2022年的86万台增长至2026年的200万台,年复合增速达29%。伴随服务器平均HBM容量提升,HBM市场规模将从2022年的约27亿美元增长至2025年的150亿美元,增速超过50%。
- 供给端变化:SK海力士、三星、美光三大厂商占据HBM市场主要份额,其中SK海力士市占率预计达53%(2023年)。随着HBM3E的量产,HBM产能将显著提升,尤其SK海力士计划2024年产能翻倍,美光和三星也加大投资力度。
- 核心工艺升级:HBM的封装工艺正向CoWoS和TSV技术演进,这两项技术将推动HBM性能和容量的进一步提升,并为配套供应链带来增量机会。
关键信息
HBM技术演进
| 版本 | 传输速度 (Gbps) | 带宽 (GB/s) | 容量 (GB) | 堆叠层数 |
|---|---|---|---|---|
| HBM1 | 1 | 128 | 4 | 4 |
| HBM2 | 2.4 | 256 | 8 | 4/8 |
| HBM2E | 3.6 | 460 | 16 | 4/8 |
| HBM3 | 6.4 | 819 | 16/24 | 8/12 |
| HBM3E | 8 | 1000 | 24 | 12 |
AI服务器出货量与HBM需求增长预测
| 年份 | 全球AI服务器出货量(万台) | 平均HBM容量(GB) | HBM需求增量(GB*万台) | HBM市场规模(亿美元) | 增速(YoY) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2022 | 85.50 | 40.0 | 13680.0 | 27.36 | - |
| 2023E | 118.30 | 56.00 | 26499.2 | 92.75 | 239% |
| 2024E | 150.40 | 86.10 | 51797.8 | 155.39 | 68% |
| 2025E | 189.50 | 110.50 | 83759.0 | 209.40 | 35% |
HBM供给格局
- SK海力士:2023年市占率53%,2024年计划产能翻倍,率先推出HBM3E。
- 三星:市占率38%,计划2024年HBM产线扩产至2023年的一倍以上。
- 美光:市占率9%,2024年计划资本支出75-80亿美元,主要用于HBM量产。
核心工艺变化
- CoWoS:通过硅中介层实现多层芯片封装,提升数据传输速度,已应用于A100、H200等芯片。
- TSV:在硅晶圆上打孔,实现多层DRAMdie的垂直互连,是HBM容量和带宽提升的关键技术。
关键公司分析
封测厂商
- 通富微电:国内首家完成基于TSV技术的3D DRAM封装开发,已量产多层堆叠NAND Flash及LPDDR封装,受益于AMD MI300的放量。
- 长电科技:掌握2.5D/3D封装技术,XDF0I技术平台布局AI、5G、汽车等领域,提供Chiplet封测解决方案。
- 太极实业:子公司海太半导体与SK海力士深度绑定,受益于HBM出货量增长。
- 深科技:通过收购沛顿科技切入高端封测,具备DDR5、LPDDR5封测能力,研发FC倒装工艺和POPt堆叠技术。
设备厂商
- 赛腾股份:通过收购日本OPTIMA切入晶圆检测装备领域,产品覆盖固晶、分选、包装、检测等环节,受益于三星HBM产线扩产。
- 中微公司:国内刻蚀设备龙头,ICP刻蚀设备在DRAM、3D NAND等产线量产,具备TSV刻蚀工艺验证能力。
- 拓荆科技:深耕薄膜沉积设备领域,ALD设备在3D NAND中应用广泛,受益于存储芯片工艺升级。
材料厂商
- 雅克科技:为SK海力士前驱体核心供应商,受益于HBM出货量提升。
- 联瑞新材:国内硅微粉龙头,产品覆盖高端芯片封装、新能源电池等领域。
- 壹石通:具备Low-α高纯石英和氧化铝制备技术,产品已通过客户验证,有望受益于HBM材料需求。
- 华海诚科:国内环氧塑封材料龙头,产品可应用于HBM封装,处于送样阶段。
风险提示
- 下游服务器需求不及预期
- 行业竞争加剧
- 技术发展不及预期
行业评级
- 看好:预计未来6个月内行业整体回报高于沪深300指数5%以上。
- 中性:预计未来6个月内行业整体回报介于沪深300指数-5%与5%之间。
- 看淡:预计未来6个月内行业整体回报低于沪深300指数5%以下。
公司评级
- 买入:预计未来6个月内个股相对沪深300指数涨幅15%以上。
- 增持:预计未来6个月内个股相对沪深300指数涨幅介于5%与15%之间。
- 持有:预计未来6个月内个股相对沪深300指数涨幅介于-5%与5%之间。
- 减持:预计未来6个月内个股相对沪深300指数涨幅介于-5%与-15%之间。
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