电子行业“AI的裂变时刻”系列报告4：GTC发布Blackwell_GPU，CoWoS+HBM升级带动算力大幅提升_18页_1mb

“AI的裂变时刻”系列报告4总结

核心内容

NVIDIA在GTC 2024上发布了新一代Blackwell GPU，结合CoWoS与HBM技术升级，显著提升了算力性能。Blackwell GPU包含2080亿个晶体管，采用台积电4NP工艺制造，由两个接近掩模版极限的GPU芯片组成，通过10 TB/s的芯片到芯片链路连接，并配备8个HBM3E内存，总容量达192 GB，内存带宽高达8 TB/s。其AI性能是上一代Hopper GPU的5倍，片上存储容量是Hopper的4倍。

主要观点

• Blackwell GPU技术亮点：

  • 晶体管数量显著增加，达到2080亿个。
  • 采用台积电4NP工艺，实现更高的集成度和性能。
  • 支持更高的内存带宽和容量，提升AI计算能力。

• CoWoS技术发展：

  • CoWoS-S已迭代五代，中介层尺寸和HBM数量显著提升。
  • 第五代CoWoS-S可实现4倍掩模版拼接，但面临技术和良率挑战。
  • CoWoS-L作为大尺寸中介层解决方案，可扩展至6倍掩模版尺寸，实现4000 mm²等效面积。

• HBM技术演进：

  • HBM持续向更高带宽、更大容量发展，HBM3E最高带宽达1229 GB/s。
  • HBM4预计2026年上市，允许最多堆叠16个DRAM die。
  • 混合键合技术有望成为下一代HBM的关键，但目前因成本问题可能被延迟采用。

关键信息

CoWoS与HBM升级带来的影响

• CoWoS-S与CoWoS-L技术推动了芯片算力和HBM容量的提升。
• CoWoS-L通过多层RDL和LSI结构优化了大尺寸中介层的性能和良率。
• HBM3E可堆叠12层，每层DRAM容量为24Gb，总容量为36GB。
• HBM4预计堆叠高度更高，带宽进一步提升。

投资建议

• 国产半导体产业链相关公司有望加速追赶海外先进企业，提升国产替代份额。
• 建议关注以下公司：
  • 半导体设备：北方华创、中微公司、拓荆科技、华海清科、盛美上海、芯源微。
  • 先进封装：通富微电、长电科技、甬矽电子。
  • 半导体材料：鼎龙股份、雅克科技、安集科技、艾森股份。

风险提示

• 行业周期波动风险：市场需求受宏观经济和下游应用影响。
• AI行业发展不及预期：AI大模型或应用进展可能影响GPU需求。
• 供应链风险：部分设备、材料依赖进口，存在被制裁风险。

技术与工艺发展

• CoWoS-S工艺流程：
  • 包括中介层与芯片键合、填充、临时键合、减薄、C4凸块制备、解键合、晶圆切割、与基板键合、封装等步骤。
• CoWoS-L结构：
  • 采用Chip Last工艺，中介层制造在顶部芯片堆叠前完成，通过TSV、RDL和LSI实现高效互连。
• HBM制备技术：
  • 关键工艺包括TSV、Bumping、减薄、键合。
  • 热压键合（TCB）是当前主流技术，混合键合有望成为下一代技术。

关键设备供应商

• BESI：
  • 荷兰企业，全球领先的先进封装设备供应商。
  • 产品线覆盖芯片贴装、封装、电镀设备，2023年营收5.79亿欧元，其中77%来自芯片贴装设备。
  • 客户包括台积电、美光、三星、英伟达等。
• ASMPT：
  • 香港企业，业务涵盖晶圆沉积、激光开槽、封装等。
  • 2023年营收18.77亿美元，先进封装业务占比22%。
  • 产品线包括TCB、混合键合、倒装芯片等。
• K&S：
  • 提供混合键合、TCB等先进封装设备，技术领先。

估值与财务分析

相关研究

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结论

NVIDIA通过Blackwell GPU与CoWoS+HBM技术的升级，显著提升了AI算力性能，推动了半导体制造技术的快速发展。国产半导体产业链相关企业有望在这一趋势下加速发展，成为投资关注重点。然而，行业周期波动、AI发展不及预期及供应链风险仍是主要风险因素。