近期，NVIDA的新AI计算芯片H200和AMD的AI芯片MI300被微软加入其AZURE云的消息传来，又引起了资本市场的一片哗然。

         作为共性，这两个最新的顶尖AI芯片都拥有数倍于上个世代AI芯片的显存，由此引发了人们对于高容量高性能显存的想象。

由此人们想起了上半年停留于人们印象中的那个名词，HBM（High Bandwidth Memory，高性能高带宽内存）。

鉴于最近资本的炒作热潮，和层出不穷的小作文，许多朋友向我咨询HBM的真实情况。本文就将延续上次存储芯片的文章从HBM的架构出发，带领大家系统的了解HBM及其增量，去伪存真！

本文将结合实际的HBM架构给出市场推演。

本文章分为四部分：

1．       HBM是什么及其所需的工艺。

2．       行业市场分析。

3．       个股概念介绍。

4．       综合评价。

5．       附录

Tips. 这里首先需要重申一个观念， 存储行业差距小的原因是因为存储领域几乎不需要EUV先进制程，靠的大多数是堆叠和工艺。

一．    HBM是什么及其所需的工艺：

i.              HBM简介。

HBM（High Bandwidth Memory）和DDR一样都是一种硬件存储介质。DDR被广泛应用于CPU与各种硬件处理单元的外挂存储设备，那么既然DDR4已经作为成熟存储介质，为什么要推出HBM存储设备？主要原因在于DDR4现有吞吐能力不能满足当今计算需求，尤其是在AI计算、区块链和数字货币挖矿等对大数据处理访存需求极高等领域，DDR4的吞吐能力更显薄弱。

所以，HBM以其高吞吐高带宽的优势，活跃在工业界和学术界。在工业界，如果能将基于HBM的DSA所带来的latency和QPS收益，有效转化为价格收益。如果能同时做到上述，那么HBM便是未来技术发展的方向之一。封测的基本划分。

实际上，AI就是实现上述的途径。目前市面上的算力芯片，受制于存而非受制于逻辑电路的规模，从这个角度，市面上大部分小作文中说的是正确的。

另一方面，我们在之前存储芯片深度报告的文章中提到过，HBM架构主要作为DDR系列中GDDR芯片的升级版出现，广泛用于图形计算显存高性能计算内存等领域。

从出发点和架构上，HBM确实满足一种专为AI准备的高性能计算内存的逻辑。

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ii.            HBM的基础架构：

Tips. 该部分我们主要参考wikipedia及国外各知名论坛讲解。

如上图所示，为HBM的基础架构。HBM可以将多达12个DRAM单片通过TSV（硅通孔）技术及MicroBump（微凸块）技术互联，并与一块基础控制芯片（HBM controller）连接（可以包含逻辑电路和测试电路）。

Tips. 微凸块技术见下原文：HBM存储中主要用到的中间介质材料MicroBump大部分是GMC（颗粒状环氧塑封材料）材质。

然后，HBM将通过硅中介质（Silicon interposer）相连，同时通过物理接口在硅介质内形成互联，直接与GPU/CPU构成信息交流，这样的连接方式形成了芯片内部的运算，提高了计算的效率，加快了运算速度。

此后，再将中间层通过FCBGA/BGA(Ball Grid Array)封装在封装基板上，最后再封装在PCB板上形成完整的板卡。

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iii.          HBM的工艺需求：

其实存储芯片乃是堆叠大户，除了DRAM的HBM。隔壁的闪存分支NAND，已经是进入了靠堆叠层数和可靠性打天下的场面，头部厂商均以256层的有效堆叠QLC芯片打的天昏地暗。

但此堆叠非彼堆叠，闪存由于不需要高速的内部互联对TSV的依赖程度不高，而最新世代的HBM靠其8层至12层的堆叠领先“堆叠市场”，成为TSV技术最大增量之一远超市面上其他常规3D堆叠。

当然TSV技术在材料端并没有特定需求，主要集中在工艺/设备端，在这方面主流的。

硅通孔技术（TSV）为连接硅晶圆两面并与硅衬底和其他通孔绝缘的电互连结构，可以穿过硅基板实现硅片内部垂直电互联，是实现2.5D、3D先进封装的关键技术之一，主要用于硅转接板、芯片三维堆叠等方面。

此外，由于ALD设备可以实现高深宽比、极窄沟槽开口的优异台阶覆盖率及精确薄膜厚度控制，在HBM中先进DRAM加工工艺和TSV加工工艺中是必不可少的工艺环节。

在材料方面，作为TSV接口的GMC材质的MicroBump由于其工艺性质和较高的壁垒，也将迎来需求上的大幅提升。

但此处注意，GMC材料作为TSV接口的MicroBump制作材料已广泛应用于TSV行业（并非作为HBM绑定），整体逻辑上与设备端相同，稀缺性低于设备技术端。

而Low-alpha球硅作为GMC的基础材料，其用途并不仅限于GMC材料，逻辑上比GMC材料更弱。

此外，ALD所需的前驱体也因为堆叠层数大幅增加。

有人提到封装基板和其他BGA接口的球硅用量，那些都是次级逻辑，远低于上述增量。

二．    行业市场分析：

在本节中，我们将就HBM整体市场结合各分支主流公司的毛利率对HBM的整体市场和细分市场给出预测。

Tips. 该部分我们将结合国内外各大主流机构及韩国各大媒体及海力士/三星三方的态度预期市场。

i.                       HBM整体市场。

诚然，作为竞争对手的三星和SK海力士，在HBM市场打的水深火热，美光看起来有点打酱油。目前，三家在HBM市场的份额占比约为50%/40%/10%。

以2022年市场为例，Trendforce数据显示，2022年全球HBM市场规模约为8亿美元，而HBM+HCM（一种美光提出的存储架构）的整体市场约在13亿美元左右。

目前2023年，各大机构按现有市场能见度给HBM市场的整体空间约在16～20亿美元，此处我们选择中值的18亿美元。

      在对未来5年HBM市场增量的debet中，各大机构（包括Trendfroce等）显得较为保守普遍估计23～28间CAGRs在20%～50%间，当然远低于SK海力士给出的数据60%～80%，当然更远低于小作文数据的6年200倍（简评两个字，做梦）。

Ps. 文章参考于韩国经济日报，不信可以自己去参考：https://www.kedglobal.com/korean-chipmakers/newsView/ked202311090013

      折中思考，采取海力士给出的下限60%CAGR这样算可以计算得到28年的市场估值约为23~28，18/28.8/46/73.7/118/189亿美元，即使给予29/30依然以高增速（ps.原文说的是HBM有望在未来5年保持高增速，意思是5年后存疑），到29/30哪怕依然给予年1.5倍的复合增速，至30年不过才430亿美元市场空间，远低于小作文疯狂鼓吹的200倍。

按上述计算的基础上到2028年，按照2028年预期给予估值，HBM对应的市场规模约合，1300亿人民币。

         互联方式的差异性，主要通过平面与空间上的革新实现连接的密集化、堆叠的多样化和功能的系统化。

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ii.                     HBM分支市场之材料。

作为HBM架构整体的市场，我们按照sk海力士的毛利率，在HBM产品上公司在2022年的毛利接近50%，另外扣除生产工艺中30%的生产技术/设备分摊，总计成本端记为20%。

刨除刻蚀材料/填充材料/薄膜材料等，认为GMC在成本端占比为50%（这个估计要高于小作文成本端40%的估计），我们可以计算GMC的28年市场空间约为1300*20%*50%=130亿人民币。

Ps.环氧塑封材料中仅有GMC存在增量，详情参考附录。

这里需要提到，GMC材料在22年的国产替代率近乎为零，主要由日韩和美国厂商主导。

给予华海诚科未来10%的市占率，对应市场增量空间约为13亿。

其中GMC材料普遍制备的毛利在40%左右，而low-alpha粉对应的成本占比为60%（其中球铝和球硅各占20%和40%），对应可以得到，low-alpha球硅粉和球铝粉对应的市场增量空间约为：130*40%*40%=21亿/130*40%*20%=10亿。

这边联瑞新材的球硅市占率大约20%，球铝占10%，对应5亿的增量市场，壹石通市占率不足10%，假设达到15%对应1.5亿的增量市场。

另外，关于IC载板，即使HBM出货量从1亿颗提升到100亿颗，占据FCBGA封装载板的也只是小头，因为现有FCBGA封装形式出货的先进封装芯片每年有上千万颗，这方面增量基本没有多少。

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iii.                   TSV设备端。

按权威机构给出的数据，2022年的市场规模约为53亿美元，约合人民币370亿人民币。

考虑到TSV在HBM中应用带来的爆量市场增速（对硅通孔技术和2.5D/3D封装带来全新规模化的需求），给予在原有17%的复合增长率基础上提升至30%的复合年增长率，对应23～28年，481/625/813/1057/1374亿人民币的市场规模。

可见市场规模之巨大，和空间之巨大，对应的空间之巨大。

三．    个股概念介绍：

i．                  设备端

·      中微公司：中微公司是TSV设备主要供应商，中微公司在2010年就推出了首台TSV深孔硅刻蚀设备Primo TSV®，提供的8英寸和12英寸硅通孔刻蚀设备，均可刻蚀孔径从低至1微米以下到几百微米的孔洞，并具有工艺协调性等优势。

·      北方华创/拓荆科技：国内ALD设备的主力供应商。

·      亚威股份：韩国子公司GSI生产的存储测试期间供货海力士，可以用于chiplet产品的封测，收益于扩产逻辑。

·      赛腾股份：公司的存储测试产品可以用于HBM量测（与亚威类似），核心产品传闻24年三星方面营收约4～6亿。

·      其他逻辑：由于多层堆叠增加了对清洗设备（如富乐德）/镀膜设备（北方华创等）的增量和需求。

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ii．                材料端

·      华海诚科：按计算器给的28年13亿营收增量，结合其他本体业务共计28年18亿～20亿的营收，给予30%的毛利率（远高于历史平均的25%）和20%的净利率，得到28年的毛利预期为5.5～6亿，净利为3.6～4亿，给予25pe（高估值），目标28年估值预期约为100亿（十分接近目前价格…….还是28年估值）。

·      飞凯材料：Low-alpha相关进展较慢，给予后来者6%的市场空间预期，预期28年增收约为8亿，增利约为：1.8亿，估值增量约为45亿。

·      联瑞新材：相关市场增收约为5亿，预期28年整体市场营收空间18亿，按市场估计，毛利约为40%，30%净利率，利润为：5.4亿，25pe估值对应28年的估值为135亿空间。

·      壹石通：电子材料占比太低，哪怕考虑倍数放量，给予28年6～8亿的相关市场空间，也因毛利较低（取高值为35%毛利，25%净利），相关利润约为：2亿，相关估值约为50亿（毕竟只是个主业新能源的股票）。

·      雅克科技：雅克科技是国内ALD沉积主要材料前驱体供应商，公司前驱体产品供应HBM核心厂商SK海力士，High-K、硅金属前驱体产品覆盖先进1bDRAM、200层以上3DNAND以及3nm先进逻辑电路。22年海力士相关业务占比为50%，其中前驱体占一半以上，相关业务有望随海力士整体HBM放量快速增加。

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iii．              其他

·      太极实业：绑定海力士的DRAM封测厂，类似于深科技和长鑫存储的关系，拥有2.5D/3D封装能力。

·      香农芯创：绑定海力士的分销商，基本上最正统的分销逻辑了，和HBM醉沾边的东西（因为我们没有HBM），应该是绝对收益的方向，只是利润规模仍需估算。

·      通富微电/华天科技/甬矽电子/长电科技：先进封测厂商，具备FCBGA/2.5D/3D/TSV技术能力，有相关生产可能。

·      深科技：绑定长鑫存储，受益于长鑫的研发进度。

·      等等

四．    综合评价：

就最后来看，A股相关的比较核心的HBM环节是设备和GMC材料两类。

GMC材料对应华海诚科增收近数倍，但就预期估值短期视角来看已经打满。

更加核心的是设备的增量逻辑和广阔的市场想象力，除了比较核心的设备厂商外，海力士绑定个股主要是亚威和赛腾，这部分业绩很难去定量估计。

雅克科技受益于ALD带来的刻蚀增量业绩有望飞速增长，也是唯一一个绑定SK密切的自主厂商（关于雅克的分析可以参考上上期的存储芯片深度研报）。

主观上看好国内厂商，目前长鑫的进度据说是HBM2已经开始送检，从DDR世代上看，长鑫和前排存储三巨头还存在着一定差距。

但近期长鑫扩产和大基金增资长鑫200亿的消息不禁让人联想，这200亿肯定不是拿来吃干饭的，这部分可以多看一下深科技。

最后，按逻辑强度排序：

设备>=HBM（三星、海力士）关联厂>GMC材料厂>原材料厂 >>IC封装载板及其他。

以上！

五．    附录：

i.              环氧塑封材料

环氧塑封材料其实就是一种正常的电子封装材料，用于集成电路的塑封环节。

在TSV技术被广泛应用之前，环氧塑封材料的市场规模一直保持稳定。

         2015年至2020年，全球塑封材料市场规模由23.31亿美元增长至24.48亿美元，CAGR为0.98%。受益于全球封装产能逐步转移至大陆，大陆塑封材料增速高于全球市场，由2015年的43.7亿元增长至2020年的56.7亿元，CAGR为5.37%。

         在20年后，GMC材料占据的2.5D/3D封装开始大规模放量，由此产生了全新的增量。（ps. 这是因为GMC需要高精度的low-alpha硅粉和全新的技术工艺）。        

         因此，在传统环氧塑封材料端，对于HBM的大规模商用不存在明显增量（啧，仅有基板等材料需要一小部分量增——）！那么这里只有GMC材料和low-alpha为正确逻辑，其他任何不牵扯到两者的都为关联性伪逻辑。

ii.              球硅/球铝及GMC市场答疑（更新）

        首先是球铝的市场争议性，我们以国际和国内数据机构的整体市场规模为准，如下图所示，首先是球硅，大致在2022年为7.4亿美元：

         再来谈增量。首先，我们需要明确球硅市场需求不是因为HBM诞生的，球硅中仅有low-alpha级别与GMC产品绑定程度较高。球铝绑定度比球硅更高一些。其次，无论是球铝/球硅/GMC本质上都是与TSV技术绑定的产品，用于和硅通孔连接，而TSV技术以前广泛应用于MEMS封装和chiplet技术（2.5D/3D），这种需求并不是因为HBM才诞生的！     

         当然，由于HBM的超高层数堆叠整体上对于TSV的需求量大幅上升，但是并不能认为HBM和TSV技术需求呈线性关系，实际情况远低于该预期。        

         因此，需要从整体市场空间去思考，具体如上文中估计，设备由于其市场规模较大，更加明显受益。

 ———风险提示———

本文仅为投资逻辑参考，

不构成直接投资意见！

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