1、 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 、AI系列之系列之HBM：AI硬件核心硬件核心，需求爆发增长需求爆发增长 电子行业 证券研究报告证券研究报告/行业行业深度报告深度报告 2024年年3月月26日日 评级：评级：增持增持（维持维持）分析师：分析师：王芳王芳 执业证书编号：执业证书编号：S0740521120002 Email： 分析师：杨旭分析师：杨旭 执业证书编号：执业证书编号：S0740521120001 Email： 分析师：分析师：游凡游凡 执业证书编号：执业证书编号：S0740522120002 Email： Table_Profit 基本状况基本状况

2、 上市公司数 480 行业总市值(百万元)6,290,396 行业流通市值(百万元)3,127,038 Table_QuotePic 行业行业-市场走势对比市场走势对比 Table_Report 相关报告相关报告 AI 系列之先进封装：后摩尔时代利器，AI+国产化紧缺赛道 香农芯创深度：海力士云服务存储最大本土代理商，24 年周期+成长共振 AI 系列：光是通信的必由之路，OCS 已成功应用 AI 系列之国产算力：0-1，重视产业链历史机遇 Table_Finance 重点公司基本状况重点公司基本状况 简称简称 股股价价(元元)EPS PE PEG(24E)评级评级 2022 2023E 20

3、24E 2025E 2022 2023E 2024E 2025E 通富微电 22.84 0.63 0.33 0.10 0.60 36 69 223 38 -20 买入 赛腾股份 75.90 0.90 1.53 3.37 3.81 85 50 23 20 0 未评级 香农芯创 39.60 0.49 0.69 0.79 0.98 81 58 50 41 2 买入 精智达 70.95 0.72 0.70 1.24 1.71 98 101 57 42 1 未评级 新益昌 71.38 2.27 2.00 0.59 2.58 31 36 121 28 6 未评级 华海诚科 84.12 0.59 0.51

4、0.41 0.61 143 165 206 139 143 买入 雅克科技 55.26 0.70 1.10 1.40 2.08 79 50 40 27 1 买入 兴森科技 13.01 0.37 0.31 0.15 0.26 35 42 85 49 -5 买入 深南电路 87.00 2.89 3.20 2.73 3.90 30 27 32 22 2 买入 联瑞新材 43.43 0.93 1.01 0.94 1.36 47 43 46 32 2 未评级 长电科技 28.25 1.65 1.81 0.82 1.37 17 16 34 21 -3 买入 备注：以 2024 年 3 月 25 日收盘价计

5、算，未评级股票采用 WIND 一致预期 投资要点投资要点 AI 硬件核心是算力和存力，硬件核心是算力和存力，HBM 高带宽、低功耗优势显著，高带宽、低功耗优势显著，是是算力算力性能发挥性能发挥的关的关键键。AI 芯片需要处理大量并行数据，要求高算力和大带宽，算力越强、每秒处理数据的速度越快，而带宽越大、每秒可访问的数据越多，算力强弱主要由 AI 芯片决定，带宽由存储器决定，存力是限制 AI 芯片性能的瓶颈之一。AI 芯片需要高带宽、低能耗，同时在不占用面积的情况下可以扩展容量的存储器。HBM 是 GDDR 的一种，定位在处理器片上缓存和传统 DRAM 之间，兼顾带宽和容量，较其他存储器有高带宽

6、、低功耗、面积小的三大特点，契合 AI 芯片需求。HBM 不断迭代，从 HBM1 目前最新到 HBM3E，迭代方向是提高容量和带宽，容量可以通过堆叠层数或增加单层容量获得提升，带宽提升主要是通过提升 I/O 速度。HBM 市场爆发式增长，海力士和三星垄断市场。市场爆发式增长，海力士和三星垄断市场。目前主流 AI 训练芯片均使用 HBM，一颗 GPU 配多颗 HBM，如英伟达 1 颗 H100 使用 5 颗 HBM3、容量 80GB，23 年底发布的 H200 使用 6 颗 HBM3E（全球首颗使用 HBM3E 的 GPU）、容量达 144GB，3 月 18 日，英伟达在美国加州圣何塞召开了 G

7、TC2024 大会发布的 B100 和B200 使用 192GB（8 个 24GB 8 层 HBM3E），英伟达 GPU HBM 用量提升，另外AMD 的 MI300 系列、谷歌的 TPU 系列均使用 HBM。根据我们的测算，预计 24 年HBM 市场需求达 150 亿美金，较 23 年翻倍。HBM 的供应由三星、海力士和美光三大原厂垄断，22 年海力士/三星/美光份额 50%/40%/10%，海力士是 HBM 先驱，HBM3 全球领先，与英伟达强绑定、是英伟达主要 HBM 供应商，三星紧随其后，美光因技术路线判断失误份额较低，目前追赶中，HBM3E 进度直逼海力士。目前 HBM 供不应求，三

8、大原厂已开启军备竞赛，三大原厂一方面扩产满足市场需求、抢占份额，海力士和三星 24 年 HBM 产能均提升 2 倍+，另外三大原厂加速推进下一代产品 HBM3E 量产以获先发优势，海力士 3 月宣布已开始量产 8 层 HBM3E，3 月底开始发货，美光跳过 HBM3 直接做 HBM3E，2 月底宣布量产 8 层 HBM3E，三星 2月底发布 12 层 HBM3E。先进封装大放异彩，设备和材料新增量。先进封装大放异彩，设备和材料新增量。HBM 采用 3D 堆叠结构，多片 HBM DRAM Die 堆叠在 Logic Die 上，Die 之间通过 TSV 和凸点互连，先进封装技术 TSV、凸点制造

9、、堆叠键合是 HBM 制备的关键，存储原厂采用不同的堆叠键合方式，海力士采用 MR-MUF 工艺，三星和美光采用 TCB 工艺，MR-MUF 工艺较 TCB 工艺效率更高、散热效果更好。HBM 对先进封装材料的需求带动主要体现在 TSV、凸点制造和堆叠键合/底填工艺上，带来对环氧塑封料、硅微粉、电镀液和前驱体用量等的提升，在设备端 HBM 带来热压键合机、大规模回流焊机和混合键合机等需求。投资建议：投资建议：HBM 海外引领，核心标的如下：1）存储原厂：海力士/三星/美光；2）设备：BESI/ASMPT/Camtek 等。大陆 HBM 产业链相关标的：1）存储：香农芯创/佰维存储/雅创电子等；

10、2）设备：赛腾股份/精智达/新益昌等；3）材料：华海诚科/雅克科技/联瑞新材/兴森科技/深南电路等；4）封测：通富微电/深科技/长电科技等。风险提示：风险提示：行业需求不及预期的风险、大陆厂商技术进步不及预期、技术路线发生分歧、研报使用的信息更新不及时的风险，计算结果存在与实际情况偏差的风险。-40%-30%-20%-10%0%10%电子沪深300 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -2-行业行业深度报告深度报告 内容目录内容目录 1.HBM 助力助力 AI 芯片性能发挥，市场需求爆发式增长芯片性能发挥，市场需求爆发式增长.-5-1.1HBM 高带宽、低功耗优势

11、显著，缓解内存墙问题.-5-1.2 HBM 随 AI 爆发式增长，2024 年达到百亿美金规模.-11-1.3 三大原厂垄断市场，开启军备竞赛.-13-2.HBM 制造中先进封装大放异彩制造中先进封装大放异彩.-18-2.1 采用多种先进封装工艺，重点关注堆叠键合方式.-18-2.2 HBM 三大关键工艺：TSV、Micro bump 和堆叠键合.-21-3.HBM 驱动先进封装设备和材料需求爆发驱动先进封装设备和材料需求爆发.-31-3.1 材料端：环氧塑封料、硅微粉、电镀液和前驱体等用量提升材料端：环氧塑封料、硅微粉、电镀液和前驱体等用量提升.-31-3.2 设备端：热压键合机、大规模回流

12、焊机、混合键合机等需求设备端：热压键合机、大规模回流焊机、混合键合机等需求.-33-3.3 全球全球/大陆产业链布局情况大陆产业链布局情况.-38-4.投资建议投资建议.-40-5.风险提示风险提示.-40-图表目录图表目录 图表图表 1 1：英伟达：英伟达 GPUGPU 浮点运算和带宽提升速度失衡浮点运算和带宽提升速度失衡.-5-图表图表 2 2：处理器和存储器的速度失配：处理器和存储器的速度失配.-5-图表图表 3 3：存储的数据的传输速度慢：存储的数据的传输速度慢.-6-图表图表 4 4：数据的传输功耗大：数据的传输功耗大.-6-图表图表 5 5：存算一体类别：存算一体类别.-7-图表图

13、表 6 6：HBMHBM 定位在片上存储和普通定位在片上存储和普通 DRAMDRAM 之间之间.-8-图表图表 7 7：HBMHBM 兼顾带宽和容量兼顾带宽和容量.-8-图表图表 8 8：HBMHBM 是是 DRAMDRAM 中的一种中的一种.-9-图表图表 9 9：英伟达和：英伟达和 AMDAMD 数据中心数据中心 GPUGPU 配套的显存配套的显存.-9-图表图表 1010：HBMHBM 高带宽高带宽.-10-图表图表 1111：HBMHBM 低能耗低能耗.-10-图表图表 1212：GDDRGDDR 是是 2D2D 结构，结构，HBMHBM 是是 3D3D 结构结构.-10-图表图表 1

14、313：256GB/s256GB/s 带宽对带宽对 GDDR6GDDR6 和和 HBM2HBM2 的性能要求的性能要求.-10-图表图表 1414：HBMHBM 的高带宽优势明显的高带宽优势明显.-10-图表图表 1515：HBMHBM 占用的面积小占用的面积小.-10-图表图表 1616：海力士：海力士 HBMHBM 迭代情况迭代情况.-11-图表图表 1717：HBMHBM 结构结构.-12-图表图表 1818：H100H100 封装结构封装结构.-12-wWjYiY9ZkZiYmV9PdNaQnPpPpNmQiNpPoNeRoMwO7NmNoPvPmMwPvPmRyR 请务必阅读正文之后

15、的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -3-行业行业深度报告深度报告 图表图表 1919：AIAI 训练芯片的训练芯片的 HBMHBM 使用情况使用情况.-12-图表图表 2020：HBMHBM 市场需求测算市场需求测算.-13-图表图表 2121：Sever DRAMSever DRAM 市场份额市场份额.-13-图表图表 2222：Mobile DRAMMobile DRAM 市场份额市场份额.-13-图表图表 2323：Consumer Eletronics DRAMConsumer Eletronics DRAM（利基（利基 DRAMDRAM）份额）份额.-14-图表图表 2

16、424：Graphic DRAMGraphic DRAM 市场份额市场份额.-14-图表图表 2525：三大原厂在不同制程使用：三大原厂在不同制程使用 EUVEUV 技术的情况技术的情况.-14-图表图表 2626：DRAMDRAM 制程迭代制程迭代.-15-图表图表 2727：HBMHBM 发展历程发展历程.-16-图表图表 2828：HBMHBM 竞争格局竞争格局.-16-图表图表 2929：HBMHBM 不同世代占比不同世代占比.-16-图表图表 3030：HBMHBM 发展历程发展历程.-17-图表图表 3131：三大原厂：三大原厂 HBMHBM 开发进度开发进度.-17-图表图表 3

17、232：海力士官网的：海力士官网的 HBMHBM 产品料号情况产品料号情况.-18-图表图表 3333：三星官网的：三星官网的 HBMHBM 产品料号情况产品料号情况.-18-图表图表 3434：英伟达：英伟达 P100P100 芯片供应链情况芯片供应链情况.-19-图表图表 3535：HBMHBM 结构结构.-19-图表图表 3636：HBMHBM 的逻辑芯片的功能区的逻辑芯片的功能区.-19-图表图表 3737：传统：传统 DRAMDRAM 与与 HBMHBM 制造和封测流程对比制造和封测流程对比.-20-图表图表 3838：HBM StackHBM Stack 制造流程制造流程.-21-

18、图表图表 3939：海力士：海力士 MRMR-MUFMUF 工艺工艺.-21-图表图表 4040：HBMHBM 核心工艺：核心工艺：TSVTSV、micro bumpmicro bump 和堆叠键合和堆叠键合.-21-图表图表 4141：HBMHBM（4 4 层层 DRAM+1DRAM+1 层逻辑）层逻辑）3D3D 封装成本划分（封装成本划分（99.5%99.5%键合良率）键合良率）.-22-图表图表 4242：HBMHBM（4 4 层层 DRAM+1DRAM+1 层逻辑）层逻辑）3D3D 封装成本划分（封装成本划分（99%99%键合良率）键合良率）.-22-图表图表 4343：3D TSV3

19、D TSV 结构结构.-23-图表图表 4444：TSVTSV-ViafirstViafirst.-23-图表图表 4545：TSVTSV 工艺应用情况工艺应用情况.-23-图表图表 4646：TSVTSV 工艺流程图工艺流程图.-23-图表图表 4747：TSVTSV 工艺设备与材料工艺设备与材料.-24-图表图表 4848：BumpBump 金属凸点金属凸点.-24-图表图表 4949：电镀锡球凸点的工艺流程图：电镀锡球凸点的工艺流程图.-25-图表图表 5050：bumpbump 工艺设备与材料工艺设备与材料.-25-图表图表 5151：不同代际：不同代际 HBMHBM 的的 BumpB

20、ump 间距与互联技术间距与互联技术.-26-图表图表 5252：大规模回流焊基本流程：大规模回流焊基本流程.-27-图表图表 5353：热压键合基本流程：热压键合基本流程.-27-图表图表 5454：底填料分类：底填料分类.-28-请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -4-行业行业深度报告深度报告 图表图表 5555：TCTC-NCFNCF 工艺流程图工艺流程图.-28-图表图表 5757：TCTC-NCFNCF 步骤及设备步骤及设备.-28-图表图表 5757：MRMR-MUFMUF 工艺流程图工艺流程图.-29-图表图表 5858：MRMR-MUFMUF 步

21、骤及设备步骤及设备.-29-图表图表 5959：MRMR-MUFMUF 与与 TCTC-NCFNCF 工艺对比工艺对比.-29-图表图表 6060：MRMR-MUFMUF 具备更高的热导性具备更高的热导性.-30-图表图表 6161：传统凸点技术与混合键合技术流程对比：传统凸点技术与混合键合技术流程对比.-30-图表图表 6262：EMCEMC 在在 HBMHBM 中的应用中的应用.-32-图表图表 6363：硅微粉的应用：硅微粉的应用.-32-图表图表 6464：电镀液在：电镀液在 bumpbump 中的应用中的应用.-33-图表图表 6565：前驱体在原子层沉积中的应用：前驱体在原子层沉积

22、中的应用.-33-图表图表 6666：三种不同的：三种不同的 HBMHBM 工艺对应三类不同的核心键合设备工艺对应三类不同的核心键合设备.-34-图表图表 6767：热压键合机的：热压键合机的“热压热压”过程过程.-34-图表图表 6868：热压键合机海内外主要厂商简介：热压键合机海内外主要厂商简介.-35-图表图表 6969：Kurtz Ersa HOTFLOWKurtz Ersa HOTFLOW 型号回流炉示意图型号回流炉示意图.-36-图表图表 7070：回流焊炉海内外主要厂商简介：回流焊炉海内外主要厂商简介.-36-图表图表 7171：焊球焊接键合与铜铜键合示意图：焊球焊接键合与铜铜键

23、合示意图.-37-图表图表 7272：混合键合机海内外厂商简介：混合键合机海内外厂商简介.-38-图表图表 7373：HBMHBM 设备设备/材料产业链材料产业链.-39-图表图表 7474：大陆：大陆 HBM/HBM/先进封装材料产业链公司先进封装材料产业链公司.-40-请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -5-行业行业深度报告深度报告 1.HBM 助力助力 AI 芯片性能发挥，市场需求爆发式增长芯片性能发挥，市场需求爆发式增长 1.1 HBM 高带宽、低功耗优势显著，缓解内存墙问题高带宽、低功耗优势显著，缓解内存墙问题 存储带宽提升速度慢于算力提升速度。存储带

24、宽提升速度慢于算力提升速度。大模型的训练可以简化为 2 步：1）浮点运算（FLOPS），运行矩阵乘法，2）存储（带宽），等待数据或者计算资源。过去大模型的训练时间主要受限于算力，英伟达等 GPU 厂商通过利用摩尔定律缩减制程、改变架构等方式，GPU 的浮点运算能力大幅提高，但对应的存储带宽增速慢于 GPU 算力增长速度。如英伟达 H100 相比A100，FP32 算力从 19.5 到 66.9tflops 提升 3 倍+，但带宽从 2039GB/s到 3.35TB/s 仅提升 1.5 倍。AI 芯片需要处理大量并行数据，要求高算力和大带宽，算力越强、每秒芯片需要处理大量并行数据，要求高算力和大

25、带宽，算力越强、每秒处理数据的速度越快，而带宽越大、每秒可访问的数据越多，算力强弱处理数据的速度越快，而带宽越大、每秒可访问的数据越多，算力强弱主要由主要由 AI 芯片决定，带宽由存储器决定，存力是限制芯片决定，带宽由存储器决定，存力是限制 AI 芯片性能的瓶芯片性能的瓶颈之一。颈之一。AI 芯片需要高带宽、低能耗，同时在不占用面积的情况下可以芯片需要高带宽、低能耗，同时在不占用面积的情况下可以扩展容量的存储器。扩展容量的存储器。上世纪 40 年代开始计算机使用冯诺伊曼架构存算分离，即处理器和存储器相互独立，两者通过总线连接。1）存算分离，数据存算间传输造成延迟。处理器从外部存储中调取数据，计

26、算完成后再传输到内存中，一来一回都会造成延迟。2）数据在多级存储间传输。为了提升速度，冯诺依曼架构对存储进行分级，越往外的存储介质密度越大、速度越慢，越往内的存储密度越小，速度越快，因此数据需要在多级存储之间搬运，能耗大。通常第一级存储是速度最快、容量低的以 SRAM 为形式的片上缓存，第二级是传统DDR。3）存储制程推进慢于逻辑。目前 DRAM 制程最先进仍在 10-15nm 左右，而逻辑制程已进入 5nm 以下，主要是因存储器制程缩小难度更大。以上三点带来“存储墙”和功耗墙问题，影响处理器性能：1）数据的传输量小、速度慢，造成延迟，2）数据的传输功耗大（读取功耗随着存储器密度增大而增大），

27、因此存储器的性能发展方向为更大带宽、更低功耗。图表图表 1 1：英伟达英伟达 GPUGPU 浮点运算和带宽提升速度失衡浮点运算和带宽提升速度失衡 图表图表 2 2：处理器和存储器的速度失配处理器和存储器的速度失配 来源：Semianalysis，中泰证券研究所 来源：知存科技，中泰证券研究所 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -6-行业行业深度报告深度报告 存算一体可有效克服冯诺依曼架构，迎合存算一体可有效克服冯诺依曼架构，迎合 AI 时代提升算力能效的时代提升算力能效的需求。需求。存算一体是一种新的架构，其核心理念是将计算和存储融合，降低“存储墙”问题，实现计

28、算能效的数量级提升。从广义而言，存算一体可分为三种：近存计算（PNM）、存内处理（PIM）、存内计算（CIM），狭义的存算一体主要指存内计算。1）近存计算近存计算 PNM，通过芯片封装和板卡组装的方式，将存储和计算单元集成，提升计算能效。PNM 可分为存储上移以及计算下移。存储上移是指采用先进封装技术将存储器向处理器靠近，增加计算和存储间的链路数量，增加带宽，典型产品为 HBM（高带宽内存），HBM 在英伟达H200、H100 等 AI 训练 GPU 均有应用。计算下移是指利用板卡集成技术，在存储设备引入计算引擎，减少远端处理器负担。2）存内处理存内处理 PIM，核心是存储器具备一定计算能力。

29、芯片制造过程中，将存储和计算单元集成在同一颗 die 上，使得存储器本身具备一定计算能力。与近存计算相比，“存”与“算”之间的距离更为紧密。目前的存内处理方案主要通过在内存（DRAM）芯片中实现部分数据处理，其中典型的产品形态包括 HBM-PIM 和 PIM-DIMM，HBM-PIM 与 HBM 的不同之处在于 PIM 芯片上的每个存储块内都包含一个内部处理单元。存内处理技术可应用于多种场景，包括语音识别、数据库索引搜索、基因匹配等。3）存内计算存内计算 CIM，真正意义上实现了同一个晶体管同时具备存储和计算能力。即在芯片设计过程中，存储电路同时具备存储和计算能力，使得计算效能实现数量级提升。

30、典型产品为存内计算（IMC，In-memory Computing）芯片。典型场景是为 AI 算法提供向量矩阵乘的算子加速，目前已在神经网络领域开展大量研究，如卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）等。图表图表 3 3：存储的数存储的数据的传据的传输速度慢输速度慢 图表图表 4 4：数数据的传据的传输功耗大输功耗大 来源：知存科技，中泰证券研究所 来源：知存科技，中泰证券研究所 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -7-行业行业深度报告深度报告 图图表表 5 5：存算一体类别存算一体类别 来源：中国移动研究院存算一体白皮书

31、（2022），中泰证券研究所 HBM 是近存算一体的一种，定位在片上缓存是近存算一体的一种，定位在片上缓存 LLC 和传统和传统 DDR 中间，中间，弥补带宽缺口，兼顾带宽和容量。弥补带宽缺口，兼顾带宽和容量。HBM 定位在 CPU/GPU 片上缓存（Last Level Cache，LLC，通常是SRAM）和 DRAM 之间，弥补处理器高带宽需求与主存储器最大带宽供应能力之间的带宽缺口，容量大于片上存储、小于传统 DDR，但速度小于片上存储、大于传统 DDR，成本低于片上存储、高于传统 DDR。以成本为例，1MB SRAM 价值$5$10，1GB HBM 价格$10-$20，根据集邦咨询，2

32、 月 1GB DDR4 合约价$1.95（历史最高$4.1），1GB=1024MB，从单位存储成本看，SRAM 的成本是 HBM 的 500 倍+、普通 DRAM 的 1000 倍+，HBM 常备是普通 DRAM 的 5 倍+。从速度来看，在 AI 应用中，每个 SoC 的带宽需求（尤其是在训练应用中）都会超过几 TB/s，但常规主存储器无法满足这个要求，具有3200Mbps DDR4 DIMM 的单个主存储器通道只能提供 25.6GB/s 的带宽，具有 4800Mbps DDR5 DIMM 的单个主存储器通道提供 38.4GB/s，即使是具有 8 个存储器通道的最先进的 CPU 平台，DDR

33、4 和 DDR5 对应速度也只能达到 204.8GB/s、307GB/s，围绕单个 SoC 的 4 个 HBM2堆叠可提供大于 1TB/s 的带宽，因而能够消除带宽差距。请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -8-行业行业深度报告深度报告 HBM 用于用于 AI 训练卡，训练卡，GDDR 用于用于 AI 推理卡推理卡。JEDEC（固态技术协会，微电子产业的领导标准机构）定义并开发了以下三类 DRAM 标准，以帮助设计人员满足其目标应用的功率、性能和尺寸要求。1）标准型）标准型 DDR：Double Data Rate SDRAM，针对服务器、云计算、网络、笔记本电脑

34、、台式机和消费类应用程序，允许更宽的通道宽度、更高的密度和不同的外形尺寸。2）LPDDR：Low Power Double Data Rate SDRAM，LPDDR 具有体积小、功耗低的优势，可以减小无线电子产品的体积，低功耗可延长使用时间，在智能手机、平板等应用中使用广泛。3）GDDR：Graphics Double Data Rate SDRAM，适用于具有高带宽需求的计算领域，通常称为显存，例如图形相关应用程序、数据中心和 AI 等，与 GPU 配套使用，GDDR 又可分为普通 GDDR 和 HBM，普通 GDDR采用平面结构，HBM 采用 3D 堆叠结构，普通 GDDR 多用在 AI

35、 推理卡中，HBM 用于 AI 训练卡或少数高端的 AI 推理卡。因此，推理芯片如英伟达 A100、H100 通常使用 HBM 配套，而 L4、A16 等均配套 GDDR，高端推理卡可根据要求配套 HBM 或 GDDR，如 A30、A40。图表图表 6 6：HBMHBM 定位在片上存储和普通定位在片上存储和普通 DRAMDRAM 之间之间 图表图表 7 7：H HBMBM 兼顾带宽和容量兼顾带宽和容量 来源：海力士，中泰证券研究所 来源：Synopsys，中泰证券研究所 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -9-行业行业深度报告深度报告 图表图表 8 8：HBMH

36、BM 是是 DRAMDRAM 中的一种中的一种 来源：Semiconductor Engineering，中泰证券研究所 图表图表 9 9：英伟达和英伟达和 A AMDMD 数据中心数据中心 G GPUPU 配套的显存配套的显存 来源：英伟达、AMD 官网，中泰证券研究所 HBM 相较其他相较其他 DRAM 有高带宽、低功耗、面积小的三大特点有高带宽、低功耗、面积小的三大特点。一方面通过增加引脚数量达到每颗 HBM 1024bit 内存总线（即 I/O），以实现更高带宽，另一方面缩短数据的传输路径，降低功耗，HBM 走线长度以毫米为单位，而 GDDR 和 DDR 均以厘米为单位。GDDR VS

37、 HBM：1）HBM 容量易扩展、占用面积小：HBM 采用 TSVSDRAM利基型利基型DRAMDIMMDRAM on PCBDRAM on PCBDDR1PC、服务器、服务器、数据中心、家电数据中心、家电R/LRDIMM：服务器、云计：服务器、云计算、数据中心、算、数据中心、网络网络显卡、游戏机、显卡、游戏机、高性能计算领域高性能计算领域DDR2DDR3DDR4GDDR3GDDR1GDDR2DDR5GDDR4GDDR5主流主流DRAM应用领域应用领域注：根据注：根据DRAMexchange数据，目前数据，目前DDR4 4GB DDR4 8Gb 512M*16 属于利基型属于利基型DRAMHB

38、M数据密集系统数据密集系统（图形卡、（图形卡、AI、高性能计算等）高性能计算等）HBM2EHBM1HBM2HBM3LPDDR手机、汽车、手机、汽车、平板等平板等LPDDR1LPDDR2LPDDR3LPDDR4LPDDR5标准标准DDR移动移动DDR图形图形DDRU/SODIMM：台式机、笔记：台式机、笔记本本HBM3EFP8FP16FP32H200SXM3958197967HBM3E141GB4.8TB/sPCIe(2-slot air cooled)3026151351.2HBM2E80GB5120bits2TB/sSXM39581978.966.9HBM380GB5120bits3.35T

39、B/sNVL(2 x PCIe:2-slot air cooled)79163958134HBM3188GB6144bits7.8TB/sL4推理PCIe(1-slot,low-profile)48524230.3GDDR624GB192bits300GB/sL40S推理4.4(H)x 10.5(L)dual slot146673391.6GDDR648GB384bits864GB/sL40推理4.4”(H)x 10.5”(L)dual slot724362.190.5GDDR648GB384bits865GB/sPCIe(2-slot air cooled/1-slot liquid coo

40、led)3121935GB/sSXM6242039GB/sA2推理PCIe(1-slot,low-profile)364.5GDDR616GB128bits200GB/sA10推理FHFL(1-slot)25031.2GDDR624GB384bits600GB/sA16推理FHFL(2-slot)71.618GDDR664GB128bits800GB/sA30推理FHFL(2-slot)33010.3HBM224GB3072bits933GB/sA40-4.4(H)x 10.5(L)dual slot299.437.4GDDR648GB384bits696GB/s16GB32GBMI60推理P

41、CIe29.4914.7HBM232GB4096bits1024GB/sMI100训练/推理PCIe184.623.1HBM232GB4096bits1.2TB/sMI250训练/推理OAM Module362.145.3HBM2E128GB8192bits3.2TB/sMI250XOAM Module38347.87HBM2E128GB8192bits3.2TB/sMI210PCIe18122.6HBM2E64GB4096bits1.6TB/sMI300A训练HBM3128GB3.2TB/sMI300X训练HBM3192GB5.2TB/sHBM2外形规格（外形规格（Form Factor）A

42、10080GB峰值算力峰值算力HBM2所用内存所用内存内存容量内存容量内存位宽内存位宽定位（训练定位（训练or推理）推理）峰值内存带宽峰值内存带宽H100训练MI50推理PCIe26.54096bits1024GB/s5120bits训练19.513.3 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -10-行业行业深度报告深度报告 硅通孔技术 3D 堆叠，通过增加层数来扩展容量，GDDR 为 2D 结构，因此 HBM 在实现相同容量下，占用的面积更小。2）HBM 功耗低：GDDR采用正常 2D 结构，不需要中介层连接，总线位宽小，主要是通过体现数据的传输速率来提升位宽，因

43、为数据的传输速率快，因此功耗也高于HBM，而 HBM 用 TSV 技术实现走线更短，同时 I/O 数据的传输速度慢，功耗低。3）HBM 带宽大：HBM 通过增加位宽实现高带宽。4）HBM 制造成本高：HBM 采用额外的 TSV、Bumping 等技术，对封装要求高，损耗也更高。图表图表 1010：HBMHBM 高带宽高带宽 图表图表 1111：HBMHBM 低能耗低能耗 来源：海力士，中泰证券研究所 来源：海力士，中泰证券研究所 图表图表 1212：GDDRGDDR 是是 2 2D D 结构，结构，H HBMBM 是是 3 3D D 结构结构 图表图表 1313：2 256GB/56GB/s

44、s 带宽对带宽对 G GDDR6DDR6 和和 H HBM2BM2 的性能要求的性能要求 来源：Rambus，中泰证券研究所 来源：Rambus，中泰证券研究所 图表图表 1414：HBMHBM 的高带宽优势明显的高带宽优势明显 图表图表 1515：HBMHBM 占用的面积小占用的面积小 来源：Rambus，中泰证券研究所 来源：应用材料，中泰证券研究所 HBM 不断迭代，迭代方向为增加容量和带宽，目前最高层数为不断迭代，迭代方向为增加容量和带宽，目前最高层数为 12 层。层。海力士 2014 年推出全世界第一颗 HBM，2018 年推出 HBM2，后续每隔两年推出新一代 HBM，目前最新量产

45、的是 HBM3，预计 2024 年量产HBM3E，原厂加速研发。从单颗容量看，堆叠层数和单层 DRAM 容量均有所增加，HBM1 仅堆叠GDDR6HBM2总带宽（GB/s）256256在带宽相同的情况下位宽（bit）1281024HBM2位宽更大数据的传输速率（Gbps）162HBM2速度更低PHY芯片面积（相对）1.5-1.751HBM2有面积优势PHY芯片功耗（相对）3.4-4.51HBM2有功耗优势中介层不需求需要GDDR6成本优势存储平面，与DDR4、LPDDR4类似堆叠GDDR6成本优势 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -11-行业行业深度报告深度报

46、告 4 层 2Gb 的 DRAM，实现单颗 HBM 8Gb（1GB），而 HBM3E 最高堆叠12 层 3GB 的 DRAM，实现单颗 HBM 36GB，HBM4 可能采用 16 层堆叠。从 I/O 数量看（总线位宽），HBM1 到 HBM3E 均保持在 1024bit，而数据的传输速率从 HBM1 的 1Gb/s 提升到 HBM3E 的 9.2Gb/s，最终实现带宽从 HBM1 的 128GB/s 提升至 HBM3E 的 1.2TB/s。HBM4 的标准目前未确定，目前普遍预期 HBM4 最高 16 层堆叠，2048bit 总线位宽。图表图表 1616：海力士海力士 H HBMBM 迭代情况

47、迭代情况 来源：海力士，中泰证券研究所 影响影响 HBM 性能的因素主要是性能的因素主要是 HBM 带宽、容量、功耗和尺寸规格。带宽、容量、功耗和尺寸规格。1）提升 HBM 容量：增加 DRAM Die 的堆叠层数。增加每片 DRAM Die的容量单颗 GPU 增加使用 HBM 的颗数。单颗 HBM 容量=DRAM 堆叠层数每片 DRAM 容量，GPU 使用 HBM 总容量=单颗 HBM 容量*HBM 颗数。2）提升 HBM 带宽：提高 I/O 数据的传输速率。更宽的 I/O 总线位宽。带宽是处理器与显存之间的数据的传速度，带宽（GB/s）=数据的传输速率（即 I/O 读写速度，Gbps）总线

48、位宽（bit）/8。HBM主要是通过增加总线位宽的宽度提升带宽，同时数据的传输速率较慢，实现运行功耗更低、面积更小，但因涉及到复杂的堆叠、中介层等技术，成本更高。3）功耗：数据的传输速度越大，功耗越大，数据的传输的距离越远，功耗越大。HBM 方案下，方案下，GPU 增加带宽的方式主要是增加增加带宽的方式主要是增加 HBM 颗数和提升颗数和提升 HBM性能。性能。1）增加 HBM 颗数：目前 1 颗 HBM3 可提供 1024bit 总线位宽，增加 1 颗 HBM3，可增加 1024bit 总线位宽。但 HBM 的颗粒必须跟 GPU对齐和封装在一起，是紧耦合的状态，受限 GPU 面积，HBM 数

49、量不能无限增加，同时还需考虑散热等问题。2）提升 HBM 性能：提高单颗 HBM的带宽。1.2 HBM 随随 AI 爆发式增长，爆发式增长，2024 年达到百亿美金规模年达到百亿美金规模 目前主流目前主流 AI 训练芯片都使用训练芯片都使用 HBM，一颗，一颗 GPU 配多颗配多颗 HBM。以英伟达H100 为例，1 颗英伟达 H100 PICe 使用台积电 CoWoS-S 封装技术将7 颗芯片（1 颗 GPU+6 颗 HBM）封在一起，1 颗 GPU 由 6 颗 HBM 环绕，其中 5 颗是 active HBM，每颗 HBM 提供 1024bit 总线位宽，5 颗共提供 5120bit 总

50、线位宽，另外 1 颗是 non-HBM，可使用硅材料，起到芯片的结构支撑作用。H100 PCIe 的 HBM 总容量 80GB，使用 5 颗activer HBM2E，每颗 HBM2E 容量 16GB，每颗 HBM2E 是由 8 层 2GB DRAM Die 堆叠组成。HBM1HBM2HBM2EHBM3HBM3EHBM4年份2002220242026堆叠层数44 or 84 or 88 or 128 or 1212 or 16单层DRAM容量2Gb1GB2GB2GB3GB3GB容量1GB4GB OR 8GB8GB OR 16GB16GB OR 24GB24GB OR 36

51、GB48GB或64GBI/O数量（总线位宽，bit）48I/O速度（数据的传输速率）1Gbps2.4Gbps3.6Gbps6.4Gbps9.2 Gbps?带宽128GB/s307GB/s460GB/s819GB/s1.2TB/s？电压1.2V1.2V1.2V1.1V？请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -12-行业行业深度报告深度报告 图表图表 1717：HBMHBM 结构结构 图表图表 1818：H100H100 封装结构封装结构 来源：海力士，中泰证券研究所 来源：Semianalysis，中泰证券研究所 英伟达英伟

52、达 HBM 用量提升用量提升。英伟达 H100 PCIe 版本使用 80GB HBM2E，H200 提升到 144GB（6 颗 HBM3E），最新发布的 B100、B200 采用192GB（8 颗 8 层 HBM3E）。图表图表 1919：AIAI 训练芯片的训练芯片的 HBMHBM 使用情况使用情况 来源：Semianalysis、ANANDTECH，中泰证券研究所 预计预计 24 年年 HBM 市场规模达百亿美金，较市场规模达百亿美金，较 23 年翻倍。年翻倍。以搭载 8 颗英伟达 H100 的 AI 服务器为例，H100 配套 5 颗 HBM2E，单颗 HBM2E 容量 16GB，8 层

53、堆叠、每层堆叠 2GB，每颗 H100 需要 80GB HBM，单颗服务器需要 640GB HBM；HBM 每 GB 单价 10-20 美金。假设单颗GPU 的 HBM 使用量每年提升 40%左右，假设 AI 服务器 24-25 年渗透率 12%/13%，预计 24 年 HBM 市场需求 151 亿美金，较 23 年基本翻倍。HBM用量（用量（GB）HBM版本版本HBM颗数颗数每颗每颗HBM容量（容量（GB）I/O总线位宽总线位宽(bit)传输速度传输速度(GTs)带宽带宽(GB/s)LayersA100 40GB PCle4025851202.431,5554/8+1A100 80GB PC

54、le802E51651203.021,9358+1A100 40GB SXM4025851202.431,5554/8+1A100 80GB SXM802E51651203.192,0398+1H100 PCle802E51651203.192,0398+1H100 SXM80351651205.233,3508+1H100 NVL885.087,8008+1H100S SXM120/14435/62451205.63584/430112+1H200144GB3E62461446.5480008+1B100192GB3E824819288.198+1B200192GB3E

55、824819288.198+1Google TPUv4i8222451202.295854+1Google TPUv432242451202.341,2008+1Google TPUv5i162E22451203.208194+1Google TPUv56434/62451205.202662/39938+1AMD MI250X1282E82451203.203,2778+1AMD MI300A5.205,3258+1AMD MI300X5.605,73412+1谷歌AMD英伟达 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -1

56、3-行业行业深度报告深度报告 图表图表 2020：H HBMBM 市场市场需求需求测算测算 来源：Trendforce 等，中泰证券研究所 1.3 三大原厂垄断市场，开启军备竞赛三大原厂垄断市场，开启军备竞赛 图形和服务器图形和服务器 DRAM 三大家垄断程度高。三大家垄断程度高。1）分下游三大原厂合计市占率排序（23Q1）：图形 DRAM（100%）服务器 DRAM（99%）移动端 DRAM（94%）利基 DRAM（71%），图形、服务器 DRAM 基本全部被三星、海力士和美光垄断，移动端和利基DRAM 市场有其他玩家，尤其是利基 DRAM 市场，代表厂商有中国台湾厂商华邦、南亚、南亚，陆厂

57、商长鑫存储、北京君正、东芯股份、兆易创新等。2）分下游玩家：三星在每个细分市场均为第一，图形 DRAM 市场，三星/海力士/美光份额 35%/31%/34%,三大原厂份额较为均衡，在服务器市场，三星/海力士/美光份额 43%/34%/22%，移动端市场，三星/海力士/美光份额 53%/19%/18%，三星独占一半份额（三星手机约占据 20%左右全球份额），在利基 DRAM 市场，三星/海力士/美光份额 33%/13%/25%。图表图表 2121：Sever DRAMSever DRAM 市场份额市场份额 图表图表 2222：Mobile DRAMMobile DRAM 市场份额市场份额 来源：

58、OMDIA，中泰证券研究所 来源：OMDIA，中泰证券研究所 20232024E2025E单颗GPU的HBM总容量（GB）80112156.8yoy40%40%单台AI服务器的GPU使用量（颗/台）888单台AI服务器的HBM总容量（GB）6408961254.4全球服务器出货量（万台）1,3391,3651,434yoy-6%2%5%全球AI服务器出货量（万台）120.5165.2189.5AI服务器渗透率9%12%13%全球AI服务器的HBM需求量（亿GB）81524HBM单价（美金/GB)101010AI服务器HBM市场需求（亿美金）76151238DRAM市场规模（亿美金）519822

59、1,028yoy58%25%HBM占DRAM市场占比15%18%23%43%34%22%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%三星海力士美光其他58%19%18%6%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%三星海力士美光其他 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -14-行业行业深度报告深度报告 图表图表 2323：Consumer Eletronics DRAMConsumer Eletronics DRAM（利基（利基 DRAMDRAM）份）份额额 图表图表 2424：Graphic DRAMGraphic

60、DRAM 市场份额市场份额 来源：OMDIA，中泰证券研究所 来源：OMDIA，中泰证券研究所 未来未来 DRAM 制程演进需要使用制程演进需要使用 EUV 光刻技术，三星光刻技术，三星最早使用。最早使用。1）DRAM 制程：进入 10nm 级别制程后迭代速度放缓，使用 1x（16-19nm）、1y（14-16nm）、1z（12-14nm）等字母表示，另外三星海力士使用 1a（约 13nm）、1b（10-12nm）、1c（约 10nm），对应美光 1、1、1。2）三星在 1znm 就已使用 EUV 光刻技术。三星在 2020 年在 1znm DDR5上采用 1 层 EUV，2021 年量产采用

61、 5 层 EUV 的 DDR5，三星是首家在DRAM 采用 EUV 光刻技术的厂商，也是在 DRAM 上使用 5 层 EUV 的厂商。而海力士和美光在 1znm 仍然使用 ArF-i 光刻工艺，2021 年海力士在 1anm 转向使用 EUV，后续在 1bnm 继续使用 EUV。而美光在 2023年宣布开始在 1cnm（1制程）使用 EUV 光刻技术。EUV 技术，制程技术，制程更小、单位容量更大，成本更有优势。更小、单位容量更大，成本更有优势。图表图表 2525：三大原厂在不同制程使用：三大原厂在不同制程使用 EUVEUV 技术的情况技术的情况 三星三星 海力士海力士 美光美光 第一代 10

62、nm 级别 1xnm（D1x）16-19nm Test vehicle（试验版本，未规模量产）第二代 10nm 级别 1ynm（D1y）14-16nm 第三代 10nm 级别 1znm（D1z）12-14nm（1 层 EUV）第四代 10nm 级别 1nm（D1a）约 13nm（5 层 EUV）第五代 10nm 级别 1nm（D1b）10-12nm 第六代 10nm 级别 1nm（D1c)约 10nm，1 的增强版（未量产）（未量产）（未量产）来源：Techinsights，中泰证券研究所整理 2024 年三大原厂将以迭代量产年三大原厂将以迭代量产 1bnm（1）为主，）为主，海力士海力士和美

63、光和美光 HBM3E将直接使用将直接使用 1bnm，三星三星采用采用 1anm。目前，DRAM 先进制程技术已发展至第五代 10nm 级别，美光称之为 1nm DRAM，三星和海力士称为 1bnm DRAM。美光最先量产 1bnm 级别 DRAM。1）三星：2023 年 5 月三星量产 12nm 16Gb DDR5 DRAM，9 月三星开发出基于 12nm 级工艺技术的 32Gb DDR5 DRAM，将于 2023 年底开始量产。三星透露将于 2026 年推出 DDR6 内存，2027 年即实现原生 10Gbps33%13%25%29%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

64、100%三星海力士美光其他35%31%34%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%三星海力士美光其他 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -15-行业行业深度报告深度报告 的速度。据披露，三星正在开发行业内领先的 11nm 级 DRAM 芯片。2）海力士：2023 年 1 月，海力士 1anm 服务器 DDR5 适用到英特尔第四代至强可扩展处理器，并在业界首次获得认证。5 月，海力士 1bnm技术完成研发，采用“HKMG（High-K Metal Gate）”工艺，与 1a nm DDR5 DRAM 相比功耗减少了 20%以上。3）美光

65、：2022 年日本厂开始量产 1bnm（1）制程，今年中国台湾厂也开始量产 1bnm（1）制程，预计 1cnm（1）制程在 25H1 在中国台湾厂量产，1cnm（1）制程使用 EUV 技术。图表图表 2626：DRAMDRAM 制程迭代制程迭代 来源：半导体行业观察、Techinsights，中泰证券研究所 三星和海力士垄断三星和海力士垄断 9 成成 HBM 市场，美光份额落后。市场，美光份额落后。HBM 市场垄断效应更强，2022 年海力士/三星份额为 50%/40%，美光份额仅 10%，海力士HBM3 产品领先其他原厂，是英伟达 AI 芯片 HBM 的主要供应商，份额最高，而三星着重满足其

66、他云端服务业者的订单，在客户加单下，预计在 HBM3 与海力士的市占率差距会大幅缩小，20232024 年三星和海力士市占率预估相当，合计拥 HBM 市场约 95%的市占率，不过因客户组成略有不同，在不同季度的出货表现可能有先后。美光因技术路线判断失误在美光因技术路线判断失误在 HBM 市场份额比较低，在追赶中。市场份额比较低，在追赶中。美光此前在 HMC 投入更多资金，HMC（Hybrid Memory Cube，混合内存立方体）将 DRAM 堆叠、使用 TSV 硅穿孔技术互连，DRAM 下方是一颗逻辑芯片，从处理器到存储器的通信是通过高速 SERDES 数据链路进行的，该链路会连接到 DR

67、AM 下面的逻辑控制器芯片，但不同于 HBM，HBM 是与 GPU 通过中介层互连。HMC 是与 HBM 竞争的技术，美光2011 年推出 HMC，海力士 2013 年推出 HBM，HMC 与 HBM 开发时间相近，但 HBM 未被大规模使用，原因如下：1）相较 HBM 直接与处理器封装在一起，HMC 距离处理器较远，延迟更大。2）HBM 推出不久后就被认证为 JEDEC 标准，而 HMC 推出比 HBM 早 2 年但未被 JEDEC 定为标准，JEDEC 拥有数百家会员公司、奉行一公司一票与三分之二多数的制度，从而降低标准制定被任何一家或一批公司所把控的风险，因此只有大家真正认可，才会最终被

68、推行为正式标准。美光 2018 年由 HMC 转向 HBM。请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -16-行业行业深度报告深度报告 2023 年主流需求自年主流需求自 HBM2E 转向转向 HBM3，预计，预计 2024 年转向年转向 HBM3 及及3E。随着使用 HBM3 的 AI 训练芯片陆续放量，2024 年市场需求将大幅转往 HBM3，而 2024 年将有望超越 HBM2E，比重预估达 60%，且受惠于其更高的平均销售单价，将带动明年 HBM 营收显著成长。图表图表 2727：H HBMBM 发展历程发展历程 来源：面包板，中泰证券研究所 图表图表 2828

69、：HBMHBM 竞争格局竞争格局 图表图表 2929：HBMHBM 不同世代占比不同世代占比 2022 2023E 2024E 海力士海力士 50%46%49%47%49%三星三星 40%46%49%47%49%美光美光 10%4%6%3%5%来源：Trendforce，中泰证券研究所 来源：Trendforce，中泰证券研究所 海力士是海力士是 HBM 先驱、技术最强，最早与先驱、技术最强，最早与 AMD 合作开发，三星紧随其合作开发，三星紧随其后。后。海力士在 2015 年首次为 AMD Fiji 系列游戏 GPU 提供 HBM，该 GPU由 Amkor 进行 2.5D 封装，随后推出使用

70、 HBM2 的 Vega 系列，但 HBM对游戏 GPU 性能未产生太大改变，考虑没有明显的性能优势和更高的成本，AMD 在 Vega 之后的游戏 GPU 中重新使用 GDDR，目前英伟达和AMD 的游戏 GPU 仍然使用更便宜的 GDDR。随着 AI 模组中参数数量的指数级增长，内存墙问题愈加突出，英伟达在 2016 年发布首款 HBM GPU P100，后续英伟达数据中心 GPU 基本都采用海力士 HBM。海力士 22Q4 量产全球首款 HBM3，而三星由于此前降低 HBM 的投入优先级，HBM3 较海力士晚推出一年。三大原厂积极扩产三大原厂积极扩产 HBM 和推进产品迭代，预计和推进产品

71、迭代，预计 24H2 HBM3E 量产，未量产，未来成为市场主流。来成为市场主流。1）海力士：24 年 Capex 优先保障 HBM 和 TSV 产能，23 年 HBM 产能已出售完、同时持续收到额外需求，预计 DDR5 和 HBM 产线规模将在24 年增长 2 倍+。公司已从 2023 年 8 月开始提供 HBM3E 样品，2024 年1 月中旬结束开发，3 月开始量产 8 层 HBM3E，3 月底发货。12 层 HBM3E0%20%40%60%80%100%20222023E2024EHBM3HBM2E其他 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -17-行业行业

72、深度报告深度报告 已于 2 月送样。2）三星：计划 24 年 HBM 产能提高 2.5 倍。23Q3 已量产 8 层和 12 层HBM3，计划 Q4 进一步扩大生产规模，并开始供应 8 层 HBM3E 样品，2024 年 2 月底发布 12 层 HBM3E，预计 H1 量产。3）美光：跳过 HBM3，直接做 HBM3E，2024 年 3 月宣布量产 8 层HBM3E，将用于英伟达 H200，3 月送样 12 层 HBM3E。图表图表 3030：H HBMBM 发展历程发展历程 来源：各公司官网，中泰证券研究所 图表图表 3131：三大原厂三大原厂 H HBMBM 开发进度开发进度 来源：Tre

73、ndforce，中泰证券研究所 HBM420002020224E20252026海力士海力士AMD联合开发全球首款HBM；制程：29nm发布HBM2；制程：21nm全球率先量产HBM2E10月开发出全球首款HBM36月率先开始量产HBM3，Q3开始向英伟达4月宣布已经率先研发出12层 HBM3;8月送样8层HBM3E2月送样12层HBM3E;3月量产8层HBM3E；制程：1b nm预计量产HBM4三星三星从HBM2开始布局，率先量产HBM2；制程：20nm推出HBM2E，后续量产。制程：1ynm2月推出了HBM-PIM（存算一体

74、）表示HBM3已量产；制程：1b nmQ3大规模量产HBM3；8层HBM3E送样3月12H HBM3E已送样，预计H2量产；制程：14nm预量产HBM4美光美光宣布将会开始提供HBM2产品7月宣布HBM3E已经开始送样；制程：1 nm3月8层HBM3E宣布量产预计量产HBM4AMDAMD RadeonR9 Fury X，第一款搭载HBM的GPU，使用SK海力士的HBM在Vega架构的GPU上搭载HBM2MI50和MI60均搭载HBM2；RadeonInstinct加速器搭载三星HBM2AMD RadeonVII搭载HBM211月发布MI100搭载HBM211月发布MI250和MI250X均搭载

75、HBM2E3月发布MI210PCIe搭载HBM2E发布MI300A和MI300X搭载HBM3；Instinct MI100 GPU搭载了三星的HBM-PIM存储器英伟达英伟达NVIDIA TeslaP100，第一款搭载HBM2的GPU，使用三星HBM2NVIDIA A10080GB，第一款搭载HBM2E的GPU升级A100 PCIeGPU，配备80GB HBM2EH100 PCIe搭载HBM2EH100 SXM首款使用HBM3的GPU，使用海力士产品，后续的H100 NVL和H100SSXM都搭载HBM3；11月发布H200发布B100、B200HBM原厂原厂HMCGPU厂商厂商HBM3EHB

76、M1HBM2HBM2EHBM3 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -18-行业行业深度报告深度报告 图图表表 3232：海力士官网的海力士官网的 H HBMBM 产品料号情况产品料号情况 来源：海力士官网，中泰证券研究所 图图表表 3333：三星官网的三星官网的 H HBMBM 产品料号情况产品料号情况 来源：三星官网，中泰证券研究所 注：美光官网未列示 HBM 料号。2.HBM 制造中先进封装大放异彩制造中先进封装大放异彩 2.1 采用多种先进封装工艺，重点关注堆叠键合方式采用多种先进封装工艺，重点关注堆叠键合方式 HBM 颗粒采用颗粒采用 KGSD 封装形式

77、，由封装形式，由 1 片逻辑芯片片逻辑芯片+多片多片 DRAM 芯片组芯片组成。成。海力士、三星等存储原厂将 HBM 采用晶圆级封装，以 KGSD（Known Good Die Stack，已知合格堆叠芯片）的封装形式交给台积电，台积电使用 2.5D 封装技术（包括 CoWoS）将 HBM 与 SoC（GPU 等）封装在一起，本文重点介绍 HBM 制备流程、工艺和相关设备材料，关于 CoWoS工艺的具体介绍，详情见AI 系列之先进封装：后摩尔时代利器，AI+国产化紧缺赛道。1 颗 HBM KGSD=N 颗 DRAM 芯片（也称为 Core Die）+1 颗逻辑芯片（也称为 Logic Base

78、 Die）组合而成，目前 N=4/8/12，预计 HBM4 将采用 16 颗 DRAM 芯片堆叠。逻辑芯片主要包括三个功能区，用于测试的区域（DFT Area），TSV区域，TSV 用于给 DRAM 芯片传输信号和电力，PHY 芯片区域，HBM 和 SoC 中的存储控制器之间的接口。PHY 芯片区域和 TSV 区域中Part No.单层容量（单层容量（GB）a堆叠层数（堆叠层数（Hi）b单颗容量（单颗容量（GB）a*b显存数据频率显存数据频率（Gbps）（Gbps）d dI/O总线位宽I/O总线位宽（bit）（bit）e e显存带宽（GB/s）显存带宽（GB/s）d*e/8d*e/8电压电压状

79、态状态H5WR64ESM4W-N8L2483.610244611.2V大规模量产H5WR64ESM4W-N6L2483.210244101.2V大规模量产H5WRAGESM8W-N8L28163.610244611.2V大规模量产H5WRAGESM8W-N6L28163.210244101.2V大规模量产H5UG7HMD83X020R28165.610247171.1V大规模量产H5UG7HME03X020R28.1V商用样品HBM2EHBM3 Part Number DensityOrganizationSpeedRefreshPackageProduct Status

80、 KHA843801B-MC12 4 GB10242.0 Gbps32 msMPGAEOL KHA883901B-MC12 8 GB10242.0 Gbps32 msMPGAEOL KHA844801X-MC12 4 GB10242.0 Gbps32 msMPGAMass Production KHA844801X-MC13 4 GB10242.4 Gbps32 msMPGAMass Production KHA844801X-MN12 4 GB10242.0 Gbps32 msMPGAMass Production KHA844801X-MN13 4 GB10242.4 Gbps32 msM

81、PGAMass Production KHA884901X-MC12 8 Gb10242.0 Gbps32 msMPGAMass Production KHA884901X-MC13 8 GB10242.4 Gbps32 msMPGAMass Production KHA884901X-MN12 8 GB10242.0 Gbps32 msMPGAMass Production KHA884901X-MN13 8 GB10242.4 Gbps32 msMPGAMass Production KHAA44801B-MC17 8 GB10243.6 Gbps32 msMPGAMass Product

82、ion KHAA84901B-MC17 16 GB10243.6 Gbps32 msMPGAMass Production KHAA44801B-MC16 8 GB10243.2 Gbps32 msMPGAMass Production KHAA84901B-JC16 16 GB10243.2 Gbps32 msMPGAMass Production KHAA84901B-JC17 16 GB10243.6 Gbps32 msMPGAMass Production KHAA84901B-MC16 16 GB10243.2 Gbps32 msMPGAMass Production KHBA84A

83、03D-MC1H 16 GB10246.4 Gbps32 msMPGAMass Production KHBAC4A03D-MC1H 24 GB10246.4 Gbps32 msMPGAMass Production KHBA84A03C-MC1H 16 GB10246.4 Gbps32 msMPGAMass Production KHBAC4A03C-MC1H 24 GB10246.4 Gbps32 msMPGASampleHBM2E Flashbolt partsHBM3 Icebolt partsHBM2FlareboltHBM2aquabolt 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅

84、读正文之后的重要声明部分 -19-行业行业深度报告深度报告 间有 1024 根信号传输线路，对应 1024bit 总线位宽。逻辑芯片的大小通常大于 DRAM 芯片，如海力士 8 层 HBM3 的逻辑芯片大小为 10.8 mm x 9.8 mm，而 DRAM 芯片为 10.5 mm x 9.5 mm，这是为了可以模塑封装（Mode 晶圆模塑，一种扇出型晶圆级芯片封装工艺）以保护晶圆，通常使用环氧树脂模塑料（EMC）作为填充材料。图表图表 3434：英伟达：英伟达 P100P100 芯片供应链情况芯片供应链情况 来源：System Plus Consulting，中泰证券研究所 图表图表 3535

85、：HBMHBM 结构结构 图表图表 3636：HBMHBM 的逻辑芯片的功能区的逻辑芯片的功能区 来源：海力士，中泰证券研究所 来源：海力士，中泰证券研究所 HBM 使用使用 TSV 技术、采用技术、采用 3D 堆叠结构，采用先进封装与堆叠结构，采用先进封装与 GPU 封装在封装在一起，在不占用面积的前提下，实现容量拓展、有效提升带宽和降低功一起，在不占用面积的前提下，实现容量拓展、有效提升带宽和降低功耗。耗。将多片 HBM DRAM Die 堆叠在一颗 Logic Die，DRAM Die 之间、DRAM 和 Logic Die 均通过硅通孔（TSV）和 Bump（凸点）垂直互连。DRAM

86、与 Logic Die 放置在 Interposer（中介层）上与 GPU 互联，中介层放置在 ABF 载板上，最后 HBM 与 GPU 使用系统级封装技术封在一起。HBM 采用的主要技术为：1）TSV、Bumping 技术：有利于 HBM 增加容量，可以通过堆叠更多层数实现扩容，同时实现了较短的信号传输路径，使 HBM 具备更好的内存功耗能效特性，同时也增加了引脚数量，使得每颗 HBM 能有 1024bit 总线位宽。2）2.5D 封装采用中介层：中介层中连接 GPU 和 DRAM，相较传统 PCB 的电线数量更多，一方面缩短与GPU的数据的传输路径，减少能耗，更重要的是实现GPU和DRAM

87、的高带宽数据的传输。3）系统级封装：HBM 将原本在 PCB 板上的 DDR内存颗粒和 GPU 一起全部集成到 SiP 里，因此 HBM 在节省产品空间方面也更具优势。HBM 制造流程分为四步，涉及制造流程分为四步，涉及 TSV（硅通孔）、（硅通孔）、Bumping（凸点制造）、（凸点制造）、本文聚焦本文聚焦HBM制造制造Molded KGSD（模塑封装（模塑封装KGSD）请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -20-行业行业深度报告深度报告 堆叠键合等技术。堆叠键合等技术。HBM 从设计、制造和封测方式均与传统 DRAM 有较大区别，相较传统 DRAM，HBM 多

88、了 TSV、逻辑晶圆制备、凸点制造、堆叠键合等工艺，主要差异集中在封装测试部分，HBM KGSD 的制备工艺包括扇出型晶圆级封装、TSV、Microbumping 等先进封装技术。1）晶圆制造（包括 TSV）：分别制造 DRAM 晶圆和逻辑晶圆，同时做好 DRAM 和逻辑晶圆的 TSV 硅通孔，TSV 硅通孔需要晶圆制造工艺，包括深孔刻蚀、气相沉积、铜填充、CMP、晶圆减薄等晶圆制造工艺，此时 DRAM 和逻辑都是处于晶圆阶段，与传统 DRAM 主要差异是HBM 晶圆需要制造 TSV。2）凸点制造（Mircobumping）：将硅通孔后的 DRAM 晶圆和逻辑晶圆倒装，然后进行减薄，在晶圆背面

89、形成凸点，此时 DRAM 和逻辑都是处于晶圆阶段。3）堆叠和键合（Stacking&Bonding），主要的差异化环节：在进行堆叠前，DRAM 晶圆和逻辑晶圆的 TSV 通孔和凸点均已做好，DRAM 晶圆切割成 DRAM 颗粒，DRAM 颗粒一层一层堆叠在逻辑晶圆上，然后进行键合，再进行晶圆模塑封装，最后获得模塑封装后的 KGSD（Molded KGSD）。海力士和三星/美光主要是在键合工艺上有差异，三星/美光使用较为传统的 TC-NCF（Thermo-Compression Bonding with None Conductive Film，热压缩-非导电薄膜），先在有 TSV 和凸点的晶圆

90、上填充 NCF，然后堆叠进行热压键合，后进行模塑封装，而海力士采用独创的 MR-MUF 工艺（Mass Reflow Bonding with Molded UnderFill，大规模回流焊-注塑底填充技术），不使用 NCF，直接先堆叠，然后进行大规模回流焊做凸点的键合，然后使用以液体 EMC 为主要原材料的 MUF 使用模塑方式填充缝隙，工艺具体介绍详见后文。4）切割 KGSD 晶圆获得 KGSD 颗粒：将模塑后的 KGSD 晶圆切割成颗粒，测试完成后出货给台积电继续做 CoWoS 封装。图表图表 3737：传统：传统 D DRAMRAM 与与 H HBMBM 制造和封测流程对比制造和封测流

91、程对比 来源：海力士，中泰证券研究所 晶圆老化测试热/冷测试维修/最终测试晶圆老化测试热/冷测试维修/最终测试逻辑晶圆测试老化测试热/冷测试速度测试KGSD老化测试热/冷和维修测试KGSD速度测试 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -21-行业行业深度报告深度报告 图表图表 3838：H HBM SBM St tackack 制造流程制造流程 来源：海力士，中泰证券研究所 图表图表 3939：海力士：海力士 M MR R-MUFMUF 工艺工艺 来源：海力士，中泰证券研究所 2.2 HBM 三大关键工艺：三大关键工艺：TSV、Micro bump 和堆叠键合和堆

92、叠键合 TSV 在在 HBM 成本中占比最高，约成本中占比最高，约 30%。HBM 核心工艺主要是 TSV、micro bump 和堆叠键合，其中 TSV 工艺是 HBM 中成本占比最高、最核心的工艺，利用 TSV 才能实现 DRAM 芯片的 3D 堆叠和芯片间的快速传输。根据 3D InCites 2016 年数据，在 4 层 DRAM 和 1 层逻辑的HBM 中，99.5%的键合良率下，TSV 工艺所占的成本比重为 30%，其中 TSV 制造（在正常晶圆厚度上制作 TSV 的过程）为 18%，TSV 显露（晶圆减薄等工艺使 TSV 触点露出）为 12%；在 99%键合良率下，TSV工艺所占

93、的成本比重为 28%，其中TSV制造为17%，TSV 显露为 11%。图表图表 4040：HBMHBM 核心工艺：核心工艺：TSVTSV、micro bumpmicro bump 和堆叠键合和堆叠键合 1.晶圆制造晶圆制造Wafer+TSV2.凸块制造凸块制造Microbumping4.切割后切割后KGSD出货出货3.堆叠、键合堆叠、键合（Stacking/Bonding）1.芯片堆叠芯片堆叠2.键键合合（大规模回流焊工艺）（大规模回流焊工艺）3.填充缝隙填充缝隙（液体（液体EMC为主要材料的为主要材料的MUF）请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -22-行业行业

94、深度报告深度报告 来源：海力士，中泰证券研究所整理 图表图表 4141：HBMHBM（4 4 层层 DRAM+1DRAM+1 层逻辑）层逻辑）3D3D 封装成本划分（封装成本划分（99.5%99.5%键合良率）键合良率）图表图表 4242：HBMHBM（4 4 层层 DRAM+1DRAM+1 层逻辑）层逻辑）3D3D 封装成本划封装成本划分（分（99%99%键合良率）键合良率）来源：3D Incites，中泰证券研究所 来源：3D Incites，中泰证券研究所 TSV，即，即 Through-SiliconVia，指穿透，指穿透 Si 晶圆实现各芯片层之间电互晶圆实现各芯片层之间电互连的垂直

95、导电柱。连的垂直导电柱。RDL 主要在 XY 轴上进行电互联，而 TSV 主要针对 Z轴方向的电互联，是唯一的垂直电互联技术。芯片三维堆叠技术需通过TSV 实现多芯片的短距离高速通信。TSV 有 3 个关键特征：1）通过在芯片内部形成孔洞来实现电气互连；2）垂直连接芯片的不同层次，实现多层堆叠结构；3）TSV 中填充导电材料，通过孔内材料导电实现电气互连。TSV 主要用于硅转接板、芯片三维堆叠等方面，典型应用有 cowos、HBM。目前用于三维堆叠的 TSV 直径约为 510m，深宽比约为 101，未来先进 TSV 工艺的直径有望达到 1m，深宽比达到 201，实现更高密度的互连。20.00%

96、20.00%18.00%12.00%15.00%7.00%4.00%3.00%1.00%前道制程（FEOL）后道制程（BEOL）TSV制造TSV显露组装TSV制造失败损失组装失败成本Bump制造测试19.00%19.00%17.00%11.00%15.00%8.00%7.00%3.00%1.00%前道制程（FEOL）后道制程（BEOL）TSV制造TSV显露组装组装失败成本TSV制造失败损失Bump制造测试 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -23-行业行业深度报告深度报告 图表图表 4343：3D3D TSVTSV 结构结构 图表图表 4444：TSVTSV-V

97、iafirstViafirst 来源：先进封装与异构集成，中泰证券研究所 来源：先进封装与异构集成，中泰证券研究所 图表图表 4545：TSVTSV 工艺应用情况工艺应用情况 产品产品 TSV Pitch TSV Size 公司公司 3D 堆叠 CIS 6.3um 2.5um Sony 等 3D NAND-1um-5um 长江存储等 Si 中介层 200um（与 Bump 间距有关）11um TSMC 等 HBM 35um 510um Samsung/Micron/SK Hynix 等 来源：Through-Silicon-Via Design with Clustering Structur

98、e and Adaptive Through-Silicon-Via Control for Three-Dimentional Solid-State-Drive Boost Converter System等，中泰证券研究所整理 TSV 制造涉及到深孔刻蚀、气相沉积、铜填充、制造涉及到深孔刻蚀、气相沉积、铜填充、CMP、晶圆减薄等工序、晶圆减薄等工序设备，技术难度高。设备，技术难度高。TSV 制造的主要工艺流程依次为：深反应离子刻蚀（DRIE）行成通孔通过化学沉积的方法沉积中间介电层、使用物理气相沉积的方法沉积制作阻挡层和种子层通过电镀或者 PVD 工艺在盲孔中进行铜填充使用化学和机械抛光

99、（CMP）去除多余的铜并对晶圆进行减薄。从工艺次序角度可分为前通孔、中通孔、后通孔和键合后通孔等几种形式。TSV 技术的工艺难度高：1）通常要求晶圆减薄到 50以下，须控制好晶圆减薄的水平度，避免裂片、飞边。2）TSV 工艺对通孔的宽度以及深宽比都有严格要求，目前首选技术是基于 Bosch 工艺的干法刻蚀，实现了对腔室内等离子体密度的均匀控制，满足硅高深宽比刻蚀工艺的要求。涉及的设备涉及的设备&材料：材料：光刻机（光刻胶）、深孔刻蚀设备（电子特气）、PVD（靶材）、CVD、电镀设备（电镀液）、抛光机（抛光液）、减薄机（减薄液）等。此外，为了满足 TSV 工艺，晶圆减薄已成为大势所趋，但超薄晶圆

100、容易产生翘曲，因此在硅转接板的完整工艺流程中（报告 3.1 节有流程介绍）还需要用到临时键合与解键合工艺：采用临时键合材料将完成一面图形制造的晶圆预键合到载片上，继续进行背面工艺制作，完成后将晶圆和载板剥离。图表图表 4646：TSVTSV 工艺流程图工艺流程图 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -24-行业行业深度报告深度报告 来源：Redistributionlayers(RDLs)for2.5D/3DICintegration，中泰证券研究所整理 图表图表 4747：TSVTSV 工艺设备与材料工艺设备与材料 工艺工艺 作用作用 设备设备 材料材料 光刻

101、对刻蚀区曝光 涂胶显影设备、光刻机 光刻胶 深硅刻蚀 使用深反应离子刻蚀（DRIE）法行成通孔 深硅刻蚀设备 电子特气 绝缘层/阻挡层/种子层沉积 使用化学沉积的方法沉积制作绝缘层，使用物理气相沉积的方法沉积制作阻挡层和种子层 气相沉积设备 靶材 绝缘层：防止 Si 导电引起的 TSV 漏电及串扰，在孔内沉积一层二氧化硅作为绝缘层 阻挡层：防止二氧化硅与金属层互渗 种子层：在阻挡层上沉积一层金属作为之后填孔的种子层 深孔填充（TSV 关键工艺）用电镀方法在盲孔中进行铜填充 铜填充设备 电镀液及添加剂 化学机械抛光 使用化学和机械抛光（CMP）法去除多余的铜 CMP 抛光机 抛光液 晶圆背面减薄

102、 打磨晶圆背部，让电镀铜柱的另一端暴露出来形成通孔 晶圆减薄机 研磨液 来源：TSV 关键工艺设备特点及国产化展望，中泰证券研究所整理 Micro bump 是芯片倒装的基础。是芯片倒装的基础。Bump 技术具备引脚密度高、低成本的特点，是构成倒装技术的基础。技术具备引脚密度高、低成本的特点，是构成倒装技术的基础。相较于传统打线技术（Wire Bond）的“线连接”，Bump 技术“以点代线”，在芯片上制造 Bump，连接芯片与焊盘，此种方法拥有更高的端口密度，缩短了信号传输路径，减少了信号延迟，具备了更优良的热传导性及可靠性，也是进行 FC（Flip Chip）倒装工艺在内的先进封装工艺的技

103、术基础。图表图表 4848：BumpBump 金属凸点金属凸点 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -25-行业行业深度报告深度报告 来源：先进封装与异构集成，中泰证券研究所整理 Micro bump 是铜柱微凸点，主要制备方法是电镀。是铜柱微凸点，主要制备方法是电镀。目前 HBM 的 DRAM芯片之间主要通过 micro bump（微凸点）互联，micro bump 是电镀形成的铜柱凸点。凸点制作流程为：首先溅射一层 UBM 层（Under Bump Metallization，凸点下金属层）到整个晶圆的表面，UBM 层作为种子黏附层，可以在电镀时让电流均匀传导

104、到晶圆表面开口的地方，使各处电镀速率尽可能一致。在 UBM 层上利用光刻胶形成掩膜，仅在需要电镀凸点的区域开口。通常采用蘑菇头形的电镀，即电镀厚度超过光刻胶厚度，凸点沿着光刻胶表面横向长大，形成蘑菇头形状。电镀完毕后去胶，并去除凸点外的 UBM 层。最后通过回流形成大小均匀、表面光滑的凸点阵列。整个流程会涉及到的设备整个流程会涉及到的设备&材料：材料：PVD（靶材）、涂胶显影机、光刻机（光刻胶）、电镀设备（金属、焊料）、去胶设备（剥离液）、刻蚀设备（电子特气）、回流焊设备等。图表图表 4949：电镀锡球凸点的工艺流程图：电镀锡球凸点的工艺流程图 来源：semi engineering，中泰证券

105、研究所整理 图表图表 5050：bumpbump 工艺设备与材料工艺设备与材料 工艺工艺 作用作用 设备设备 材料材料 溅射 UBM 层 UBM 作为种子黏附层，可以在电镀时使电流均匀地传导到晶圆表面开口的地方，使各处电镀速率尽可能一致 气相沉积设备 靶材 光刻 在 UBM 上利用光刻胶形成掩膜，在电镀凸点区域开口 涂胶显影设备、光刻机 光刻胶 电镀 电镀需要的凸点金属层 电镀设备 金属、焊料 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -26-行业行业深度报告深度报告 去胶 去除多余光刻胶及种子黏附层 去胶设备 剥离液 刻蚀 刻蚀种子黏附层 刻蚀设备 电子特气 回流焊

106、回流形成大小均匀、表面光滑的凸点阵列 回流焊设备 来源：集成电路系统级封装，中泰证券研究所整理 堆叠键合工艺主要包括：堆叠键合工艺主要包括：NCF、MUF、混合键合。、混合键合。HBM2，Bump pitch（凸点间距）在 55m，三星和海力士共同使用 TCB（热压合）技术，其中海力士采用的是 TCB 的分支 TCB-NCF。HBM2/2E/3/3E，Bump pitch 进展到 25/22m 水平，三星继续采用 TCB技术，而海力士独家采用 MR-MUF（大规模回流焊-注塑底填充技术）。HBM4，Bump pitch 进展到 20m 以下，三星和海力士共同寻求混合键合技术该技术相比 TCB、

107、MR-MUF 技术最大特点在于，其为直接键合，即直接实现上下 die 之间的电气连接，中间不需要再使用凸点。三星、海力士之外的另一巨头美光，此前坚持 HMC（混合存储立方体技术），于 2022 年底转向 HBM，并于 2023 年推出 HBM3 Gen2，技术方式与三星相同，使用 TCB。图表图表 5151：不同代际：不同代际 HBMHBM 的的 BumpBump 间距与互联技术间距与互联技术 来源：DAUM、NEWSIS，中泰证券研究所 海力士独创的海力士独创的 MR-MUF 相较相较 TC-NCF 有更好的散热性能。有更好的散热性能。海力士从 TCB 转向独创 MR-MUF，一方面效率更高

108、，同时散热效果更好，HBM3 推出时间领先其他原厂 1 年多、占据了先机。散热是 HBM 产品发展的关键瓶颈之一，MR-MUF 工艺下 HBM 的散热性能更好，主要是由于：散热凸点（bump）更多，不再使用 NCF，使用有优良导热性能的塑封料作为间隙填充材料，相当于 TCB-NCF 下HBM 需要穿 2 层衣服（NCF 和 EMC），而在 MR-MUF 工艺下 HBM 之间仅穿了一层衣服（EMC）。另外 MR-MUF 工艺也有效率更高、降低 TSV制造成本等优势。凸点主要可分为散热类凸点和连接类凸点，通常凸点越多散热效果越好，凸点增加了散热路径，但是在传统的 HBM 堆叠键合 TCB-NCF

109、工艺下，考虑到 NCF 的流动性和键合过程中在热压力下的芯片损耗，TCB 难以大规模制备散热凸点，MR-MUF 工艺下一次熔化所有微凸点的焊料然后实现键合、电气互连，不再使用压力，因此可以使用更多凸点，散热性能更佳，另外采用自己独家研发的液体状 EMC 为主要原材料的底料填充，散热性能更上台阶。根据海力士，MR-MUF 工艺确保了 HBM 10 万多个凸点互连的优良质量，增加了散热凸点数量、实现更好的散热效果，巩固了海力士在巩固了海力士在 HBM 市场的地位，并使市场的地位，并使 SK 海力士在海力士在 HBM3 市场占据市场占据领先地位。领先地位。目前目前 HBM 厂商采用的凸点倒装互连工艺

110、主要分为回流焊和热压键合。厂商采用的凸点倒装互连工艺主要分为回流焊和热压键合。1）回流焊：加热锡焊料，熔化的焊料与另一侧凸点金属接触后发生界面HBM4HBM3（12层）层）/3EHBM2E/3HBM220222555Bump pitch（m）12/168/12（HBM3E有8层、12层版本）4/84/8层数（Hi）混合键合Advanced MR-MUFMR-MUF（大批量回流焊-注塑底填充技术）TCB-NCF（热压合-非导电薄膜技术）海力士的内部互联封装混合键合TCB（热压合）TCB（热压合）TCB（热压合）三星的内部互联封装 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分

111、-27-行业行业深度报告深度报告 反应，形成互连焊点。缺点是温度变化容易引起翘曲，焊料和金属间的对准存在偏差。2）热压键合：通过加压加热使锡焊料熔化与凸点金属接触后发生界面反应形成焊点，与回流焊的区别是：键合时间只有几秒钟（回流焊需要十几分钟），降低翘曲发生率；键合前通过相机对准（回流焊是自对准），精度更高，但是产出效率比回流焊低。因此热压键合更适合微尺寸的互连。底填料是在倒装中起到保护凸点的作用。底填料是在倒装中起到保护凸点的作用。在芯片倒装互连过程中，底部填充料是不可或缺的材料，起到保护凸点的作用。目前 HBM 厂商使用的底填充形式主要分为两种：1）组装后底部填充技术：先凸点互联，后底部填

112、充。该技术是传统填充技术，缺点是凸点间填充不完全；2）预成型底部填充技术：先涂覆底填料至芯片，后凸点互联，凸点的互联和底填料固化工艺同时完成。该技术是新型填充技术，优点是简化工艺，填充更完全。随着芯片间 I/O 端口数量的增加，芯片间互联方式正从“回流焊+组装后底部填充”转变到“热压+预成型底部填充”，而凸点间距降低到 10 微米以下后，需要采用混合键合工艺，无需底填料。目前三星和美光的 HBM 使用的工艺是热压+预成型底部填充，而海力士的 HBM 使用的是研发改进后的回流焊+组装后底部填充。图表图表 5252：大规模回流焊基本流程：大规模回流焊基本流程 来源：热压键合微凸点形状与微观组织调控

113、及抗冲击性能研究，中泰证券研究所整理 图表图表 5353：热压键合基本流程：热压键合基本流程 来源：热压键合微凸点形状与微观组织调控及抗冲击性能研究，中泰证券研究所整理 Cu 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -28-行业行业深度报告深度报告 图表图表 5454：底填料分类：底填料分类 来源：集成电路先进封装材料，中泰证券研究所整理 TC-NCF TC-NCF（热压键合（热压键合+非导电薄膜）工艺先用非导电薄膜）工艺先用 NCF 非导电薄膜填充芯片非导电薄膜填充芯片间隙，再通过热压键合连接芯片。间隙，再通过热压键合连接芯片。TC-NCF 的工艺流程：1）在圆片正

114、面真空层压 NCF。NCF 由丙烯酸和环氧树脂等组成，是一种底填料，用于粘合填充。2）在圆片背面贴划片膜，接着进行划片分割；3）通过热压键合将芯片之间堆叠固定。TC-NCF 具有成本低、操作方便等优点，缺点是高温易导致芯片翘曲，影响良率。此外，它对芯片研磨的要求也很高，厚度稍有不均，芯片各部分受到的压力就会变化，使良率降低。美光和三星从生产 HBM 开始，一直使用 TC-NCF 工艺，海力士的 HBM2使用了 TC-NCF 工艺。图表图表 5555：TCTC-NCFNCF 工艺流程图工艺流程图 来源：Lau,J.H.(2021).System-in-Package(SiP).In:Semico

115、nductor Advanced Packaging，中泰证券研究所整理 图表图表 5757：TCTC-NCFNCF 步骤及设备步骤及设备 步骤步骤 设备设备 填 NCF 点胶机 背面贴膜 贴膜机 背面减薄 减薄机 揭膜 揭膜机 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -29-行业行业深度报告深度报告 切片 晶圆划片机 热压键合 热压键合机 NCF 固化 热压键合机 来源：Lau,J.H.(2021).System-in-Package(SiP).In:Semiconductor Advanced Packaging，中泰证券研究所整理 MR-MUF MR-MUF 是

116、海力士是海力士 HBM 核心工艺，核心工艺，MR-MUF（大规模回流焊（大规模回流焊+注塑底填充）注塑底填充）工艺先通过回流焊连接芯片，再用环氧塑封料填充工艺先通过回流焊连接芯片，再用环氧塑封料填充芯片芯片间隙。间隙。海力士的 HBM在市场领先，依靠的核心技术就是独家的 MR-MUF。MR-MUF 技术壁垒为：液体环氧塑封料及注塑设备、芯片翘曲控制技术，均由海力士研发并享有独占权。MR-MUF 流程分为两步骤：1）将带有微凸点的芯片堆叠后整体加热，一次熔化所有微凸点的焊料，将芯片与电路连接；2）用 MUF（主要构成材料是液体环氧塑封料）填充芯片与芯片的间隙，同时完成注塑和底填工艺。与 TC-N

117、CF 相比，MR-MUF 的优点：1）MR-MUF 的键合可以在空隙阶段完成，提高工艺效率；2）MUF 具有高导热性，导热率比 NCF 高出约两倍，散热性能改善了 10以上。海力士 HBM2E、HBM3、HBM3E 均使用 MR-MUF工艺。图表图表 5757：MRMR-M MUFUF 工艺流程图工艺流程图 来源：海力士，中泰证券研究所整理 图表图表 5858：MRMR-M MUFUF 步骤及设备步骤及设备 步骤步骤 设备设备 Bump 沾上助焊剂、对准、接触 晶圆级回流焊键合机 回流焊 晶圆级回流焊键合机 清洗助焊剂 热压键合机、清洗机 模塑底部填充 MUF Molding 设备 来源：热压

118、键合微凸点形状与微观组织调控及抗冲击性能研究，中泰证券研究所整理 图图表表 5959：MRMR-MUFMUF 与与 TCTC-NCFNCF 工艺对比工艺对比 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -30-行业行业深度报告深度报告 来源：海力士官网，中泰证券研究所 图表图表 6060：MRMR-MUFMUF 具备更高的热导性具备更高的热导性 来源：海力士官网，中泰证券研究所整理 混合键合混合键合 三星与三星与 SK 海力士正在研发海力士正在研发 HBM4 将使用混合键合技术将使用混合键合技术。混合键合（hybrid bondind）是一种将介电键（SiOx）与嵌入金属

119、（Cu）结合形成互连的工艺技术。热压键合或回流焊工艺通常最小只能做到 10m 节距，对于细间距微凸点，电镀时凸点之间极小的不均匀也会影响良率和性能，因此 10m 节距以下只能采用混合键合技术。混合键合与传统凸点焊接不同，其没有凸点，不需要底填料，是一种将介电键（SiOx）与嵌入金属（Cu）结合形成互连的工艺技术，可以提高芯片间通信速度，节距可以达到 10m 及以下，未来有望升级至 2m 及以下，是未来应用于高带宽存储（HBM）的理想键合方案，三星与 SK 海力士正在研发HBM4 预计将使用混合键合技术。图表图表 6161：传统凸点技术与混合键合技术流程对比传统凸点技术与混合键合技术流程对比 请

120、务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -31-行业行业深度报告深度报告 来源：公众号“SiP 与先进封装技术”，中泰证券研究所整理 3.HBM 驱动先进封装设备和材料需求爆发驱动先进封装设备和材料需求爆发 3.1 材料端：环氧塑封料、硅微粉、电镀液和前驱体等用量提升材料端：环氧塑封料、硅微粉、电镀液和前驱体等用量提升 材料端：相较传统材料端：相较传统 DRAM，HBM 多了多了 TSV、Microbumping 和堆叠键和堆叠键合等工艺，既使用晶圆制造材料，如光刻胶、靶材等，也使用先进封装合等工艺，既使用晶圆制造材料，如光刻胶、靶材等，也使用先进封装材料。材料。在先进

121、封装材料环节的主要增量为：在先进封装材料环节的主要增量为：1）环氧塑封料：在 MR-MUF 方法中，环氧塑封料具备底填料+注塑料的功能，在 TC-NCF 方法中，环氧塑封料具备注塑料的功能；2）硅微粉：是 HBM 中环氧塑封料最主要原材料，填充比例为 70%-90%，其成本占环氧塑封料原材料成本的 27%左右。3）电镀液：TSV 和 bump 工艺在制作过程中，均离不开电镀液，TSV 通孔互联由电镀铜组成，bump 的铜柱由电镀铜组成，此外 bump中还有电镀锡银等；4）前驱体：在 TSV 电镀铜前，需要 ALD 沉积形成扩散阻挡层，前驱体是 ALD 过程的一种重要介质。环氧塑封料环氧塑封料

122、MR-MUF 的底填的底填+注塑材料为环氧塑封料。注塑材料为环氧塑封料。环氧塑封料（Epoxy Molding Compound，简称 EMC）是用于半导体封装的一种热固性化学材料。EMC是由环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等填料以及多种助剂加工而成，保护芯片不受外界环境（水汽、温度）的影响，并实现导热、绝缘、耐压等复合功能。在海力士 HBM 的生产中，液体环氧塑封料被用于大规模回流模制底部填充(MR-MUF)封装方法，填充并附着芯片之间的空间，具备底填料+注塑料的功能。目前海外供应商主要有日本住友、日本昭和。根据共研网数据，2022 年我国半导体用环氧塑封料市场规模约

123、 85 亿元，2018-2022 年 CAGR 约 20%。请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -32-行业行业深度报告深度报告 图表图表 6262：E EMCMC 在在 HBMHBM 中的应用中的应用 来源：SKhynix，中泰证券研究所整理 硅微粉硅微粉 硅微粉为环氧塑封料主要成分。硅微粉为环氧塑封料主要成分。硅微粉是以结晶石英、熔融石英等为原料加工而成的二氧化硅粉体材料，是覆铜板、环氧塑封料、电工绝缘材料、胶粘剂等材料的原材料之一。硅微粉分为不同的类型，1）按照结晶特点：结晶、熔融；2）按照颗粒形态：角形、球形。其中球形硅微粉是HBM 中环氧塑封料最主要原材

124、料，填充比例为 70%-90%，可提高环氧塑封料的硬度、导热系数并减缓震动。目前海外厂商主要有日本电气化学、隆森。根据联瑞新材招股书数据，预计 2025 年我国环氧塑封料用硅微粉的市场规模约 9 亿元。图表图表 6363：硅微粉的应用：硅微粉的应用 来源：联瑞新材公司公告，中泰证券研究所整理 电镀液电镀液 TSV、bump 工艺均需使用电镀液。工艺均需使用电镀液。电镀是指在芯片制造或先进封装中，将金属离子电镀到晶圆表面形成互连，所需电镀液的种类有铜、镍、金和锡银合金等，其中铜电镀液占据主流，占比在 60%以上。电镀液通常由主盐、导电盐、络合剂、各类添加剂及溶剂等构成，其中电镀添加剂 请务必阅读

125、正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -33-行业行业深度报告深度报告 是影响电镀功能的核心组分，配方体系复杂、研发难度大。如前文所述，TSV 和 bump 工艺在制作过程中，均离不开电镀液，TSV 通孔互联由电镀铜组成，bump 的铜柱由电镀铜组成，此外 bump 中还有电镀锡银等。目前海外厂商主要有石原、乐思化学、杜邦。根据 QY Research 数据，2022 年全球高纯电镀液市场规模达到了 5.9 亿美元，预计 2029 年将达到 12.0 亿美元，2022-2029 年 CAGR 为 10.8%。图表图表 6464：电镀液在：电镀液在 b bumpump 中的应用

126、中的应用 来源：艾森股份招股说明书，中泰证券研究所整理 前驱体前驱体 HBM 多层堆叠带来多层堆叠带来前驱体前驱体用量的加倍提升。用量的加倍提升。前驱体是原子层薄膜沉积ALD 使用的一种重要介质。原子层沉积是 TSV 中关键工艺之一，在电镀铜前，需要 ALD 沉积形成扩散阻挡层。ALD 是指将多个化学前驱体交替脉冲通入反应腔体与衬底接触，发生化学吸附反应，形成扩散阻挡层，防止铜的电化学迁移导致物理失效。未来 HBM 将由 8 层堆叠发展到 12 层、16 层堆叠，HBM 的多层 DRAM 堆叠会带来前驱体用量的成倍提升。主要海外厂商有：德国 Merck、法国液化空气。从市场规模来看，2021

127、年中国半导体用前驱体市场规模达 5.9 亿美元。图表图表 6565：前驱体在原子层沉积中的应用：前驱体在原子层沉积中的应用 来源：AccSci，中泰证券研究所整理 3.2 设备端：热压键合机、大规模回流焊机、混合键合机等需求设备端：热压键合机、大规模回流焊机、混合键合机等需求 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -34-行业行业深度报告深度报告 设备端：设备端：HBM 带来热压键合机、大规模回流焊机、混合键合机的需求。带来热压键合机、大规模回流焊机、混合键合机的需求。HBM 的不同代际，通常采用不同的 DRAM die 的键合工艺。在海力士技术路线中，除 HBM2

128、 采用 TCB-NCF（热压合-非导电薄膜技术）外，后续的 HBM2E/3/3E 均采用自家独创的 MR-MUF（大批量回流焊-注塑底填充技术），而三星则从 HBM2 至 HBM3E 均采用 TCB（热压合技术）。TCB 工艺采用热压键合方式，实现 DRAM die 的上下互联，其核心设备为 TCB 键合机；MR-MUF 采用回流焊实现键合，其核心键合设备为大规模回流焊机，其他核心设备为实现 MUF 工艺的注塑底填充机。而在未来的 HBM4 时代，随着 DRAM die 的 pitch 间距进一步缩小，混合键合有望成为实现 DRAM die 键合的主流工艺，则届时对应的核心设备为混合键合机。图

129、表图表 6666：三种不同的：三种不同的 H HBMBM 工艺对应三类不同的核心键合设备工艺对应三类不同的核心键合设备 工艺工艺 适用适用 HBM 代际代际 相关厂商相关厂商 DRAM die 的键合工艺的键合工艺 核心键合设备核心键合设备 TCB HBM2/2E/3/3E 海力士、三星、美光 热压合 热压键合机 MR-MUF HBM2E/3/3E 海力士 大规模回流焊 大规模回流焊机 混合键合 HBM4 及以上 海力士、三星、美光 混合键合 混合键合机 来源：海力士官网，三星官网，RobbieXChiplet，SW Test Workshop，中泰证券研究所整理 TCB-热压键合机热压键合机

130、 热压键合机通过热压合实现上下层芯片之间的键合。热压键合机通过热压合实现上下层芯片之间的键合。在具体执行键合的部分，热压键合机一方面将下层芯片放置在基座上，另一方面利用可加热的键合头吸取上层芯片，在上下层芯片的 bump 结构对准并接触后，键合头瞬间将芯片加热到 300以上并将热量传导至 bump 的焊球，焊球高温熔融后形成上下 bump 的粘连，之后键合头迅速冷却、焊球固化，键合头脱离上层芯片、下层芯片从基座脱离，键合完成。图表图表 6767：热压键合机的“热压”过程热压键合机的“热压”过程 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -35-行业行业深度报告深度报告

131、来源：Sangil LeeFundamentals of Thermal Compression Bonding Technology and Process Materials for 2.5/3D Packages，中泰证券研究所整理 2022 年热压键合机全球市场空间超年热压键合机全球市场空间超 12 亿美元，市场由海外厂商垄断，亿美元，市场由海外厂商垄断，国产厂商正积极布局。国产厂商正积极布局。据第三方机构 MarketsGlob，2022 年全球热压键合机市场空间为 12.05 亿美元，至 2030 年有望达 17.80 亿美元，2022-2030 年 CAGR 为 5.7%。该市场

132、主要由海外厂商垄断，重要玩家有ASMPT、K&S、BESI、Shibaura、Hamni 和 SET，前五大玩家合计市占率高达 88%。国产厂商亦积极布局该领域，如华卓精科在 2022 年招股书中提到其储备了面向 CIS/MEMS/功率器件/射频器件的热压键合设备相关技术，此外，国产厂商唐人制造、新加坡厂商华封科技也涉足热压键合机领域。图表图表 6868：热压键合机海内外主要厂商简介：热压键合机海内外主要厂商简介 厂商厂商 总部所在地总部所在地 股票代码股票代码 营收（亿美元）营收（亿美元）主营产品主营产品 热压键合机发展情况热压键合机发展情况 ASMPT 新加坡 ASMPT 25（2022

133、年）热压键合机、大规模回流焊炉、混合键合机、SMT 贴片机、光电设备 在公司先进封装业务中贡献最大收入和订单的品类，2023 年公司在TCB 设备上的累计订单超过 1 亿美元，逻辑客户主要为领先的晶圆厂、OSAT 和 IDM 客户，并继续与存储客户合作开发针对下一代 HBM的相关设备 K&S 美国 KLIC.O 7.4（2023 财年）点胶机、芯片传送机、倒装机、TCB、其他各类型键合机 处于市场领先地位，pitch size 可以达到 10m 以下 Besi 荷兰 BESI.AS 7.7（2022 年）键合设备（79%营收占比，涵盖多模组封装、倒装、嵌入式封装、TCB、混合键合等）、封装&电

134、镀设备（21%营收占比）拥有 8800TC（针对 Chip to Substrate）、9800TC（针对 Chip to Wafer）两大系列 Shibaura 日本 6104.T 9.3（2022 年）注塑机（营收占比近 70%）、机床（营收占比 22%）、控制技术（营收占比7%）、其他（占比 1%）全球 TCB 主要玩家之一 Hanmi 韩国-键合机、切片机、研磨机等 拥有 DRAGON、GRIFFIN、3.0CW（Chip to Wafer）、3.0CS（Chip to Substrate）四大 TCB 产品系列 SET 前法国公司，后被瑞典Replisaurus收购-倒装键合机、纳米

135、压印光刻机、电动压力机、大气等离子体表面处理系统 ACCRA M、ACCRA Plus、FC150 PLATINUM、FC300 这些型号具备热压合功能 华卓精科 中国-0.23（2020 年）晶圆键合设备、IGBT 激光退火设备、超精密运动台、隔振产品 在面向 CIS、MEMS、功率器件、射频器件封装等晶圆级的热压键合设备上有技术储备 华封科技 新加坡-倒装贴片机、晶圆级贴片机、POP 封装机、层叠半贴片机、面板级贴片机、多晶片贴片机等 从贴片机出发，布局 TCB 唐人制造 中国-前期主要开发 Fan-Out 高精度模组装片设备，后续开发高速倒装装片设备 专注扇出型、倒装的装片机，布局TCB

136、 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -36-行业行业深度报告深度报告 来源：各家公司官网，中泰证券研究所整理 MR-MUF-大规模回流焊机大规模回流焊机 大规模回流焊机通过回流焊实现上下芯片之间的键合。大规模回流焊机通过回流焊实现上下芯片之间的键合。大规模回流焊炉，可实现将多颗芯片放入炉中一道加热、通过融化焊料实现上下芯片之间互联的效果。该技术由 2016 年海力士率先采用，将 4 块 50m 厚的芯片相互堆叠。搭配高导热性的模制底部填充材料，海力士实现了比竞争产品更强的散热性能，MR-MUR 技术巩固了海力士 HBM 的市场地位。图表图表 6969：Kurtz

137、 Ersa HOTFLOWKurtz Ersa HOTFLOW 型号回流炉示意图型号回流炉示意图 来源：Kurtz Ersa 官网，中泰证券研究所整理 2022 年全球回流焊炉市场空间接近年全球回流焊炉市场空间接近 3.7 亿美元，主要市场仍由海外厂商亿美元，主要市场仍由海外厂商垄断。垄断。据 GIR Global Info Research 调研，2022 年全球 PCB 与半导体用回流焊炉收入约 3.68 亿美元，预计 2029 年达到 4.83 亿美元，2023-2029 年 CAGR 为 3.9%。该市场主要玩家有 Rehm Thermal Systems、Kurtz Ersa 等，国

138、产厂商中涉足真空回流炉的有劲拓股份、中科同志、嘉昊先进等。图表图表 7070：回流焊炉海内外主要厂商简介：回流焊炉海内外主要厂商简介 厂商厂商 总部所在地总部所在地 股票代码股票代码 营收（亿美元）营收（亿美元）主营产品主营产品 回流焊机发展情况回流焊机发展情况 Rehm Thermal Systems 德国-产品覆盖回流焊接、气相焊接、干燥和防护层喷涂系统以及与焊接、涂装和固化相关的各类定制系统 具备真空/非真空/气相三类回流焊技术，为国内真空回流炉的主力品牌之一 Kurtz Ersa 德国-印刷锡膏机、回流焊接设备、波峰焊接设备、选择性焊接设备、返修工艺设备 该公司的真空回流焊技术能将焊点

139、空洞率降低 99%劲拓股份 中国 300400.SZ 1.14（2022 年）波峰焊、回流焊、智能机器视觉类产品、高速点胶机以及智能全向重载移动平台等 公司半导体热工设备可以广泛应用于各类芯片的封装回流工艺、晶圆级植球焊接工艺等 中科同志 中国-贴片机、回流焊、波峰焊、丝印机、点胶机等 具备真空/非真空/气相三类回流焊技术，形成了对应的三大回流焊产品系列 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -37-行业行业深度报告深度报告 嘉昊先进 中国-半导体新能源功率模块真空回流焊接设备 22 年底研发出国内首台真空回流焊接炉设备，可在氮气环境中进行焊接，推动气泡率降至 0.

140、5%以下 来源：各家公司官网，中泰证券研究所整理 混合键合混合键合-混合键合机混合键合机 混合键合机是实现混合键合工艺的设备，针对连接点间距进一步缩小的混合键合机是实现混合键合工艺的设备，针对连接点间距进一步缩小的需求而生。需求而生。当芯片 Bump 间距缩小至 10m 时，焊球减小会增加金属间化合物(IMC)形成的风险，导致导电性和机械性能的下降。混合键合机避免完全使用 Bump，之间实现铜对铜的互连，针对更小尺寸的键合提供了新的解决方案。其具体技术原理是，打磨 Cu/SiO2 的表面至极度光滑，不同表面间通过范德华力连接，稍微施加压力和高温就可以实现永久键合，其本质是将介电键合(SiOx)

141、与嵌入式金属(Cu)结合起来形成互连形成电介质-电介质和金属-金属键。根据具体工艺过程不同，混合键合机又可以分为 CoW（chip on wafer）键合机、WoW（Wafer on wafer）键合机。图表图表 7171：焊球焊接键合与铜铜键合示意图焊球焊接键合与铜铜键合示意图 来源：Rlab，中泰证券研究所整理 2020 年全球混合键合机市场达年全球混合键合机市场达 3.2 亿亿美元，至，至 2027 年有望达年有望达 7.4 亿美亿美元，增速快。元，增速快。根据 Yole 数据，2020 年全球混合键合机市场达 3.2 亿美元，其中 CoW 键合机为 0.06 亿美元，WoW 键合机为

142、2.6 亿美元，至2027 年二者市场空间分别有望增至 2.3、5.1 亿美元，2020-27 年 CAGR分别为 69%和 16%。高增背后的主要驱动力来自于 AI 需求爆发，对先进封装技术尤其是混合键合技术的需求随之爆发。当前混合键合机市场由海外厂商如当前混合键合机市场由海外厂商如 Besi、ASMPT、SUSS 等厂商垄断，等厂商垄断，国产厂商拓荆科技亦积极布局国产厂商拓荆科技亦积极布局。全球范围内，较知名的混合键合机厂商有 Besi、EVG、ASMPT、SUSS、TEL 等。鉴于大陆封装工艺现状，当前大陆对混合键合机需求较少，国产厂商拓荆科技（WoW）、华卓精科（待上市，WoW）、艾科

143、瑞思（未上市，CoW）、华封科技（未上市）等 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -38-行业行业深度报告深度报告 已开展前瞻布局。图表图表 7272：混合键合机海内外厂商简介混合键合机海内外厂商简介 厂商厂商 总部所在地总部所在地 股票代码股票代码 营收（亿美元）营收（亿美元）主营产品主营产品 混合键合机发展情况混合键合机发展情况 Besi 荷兰 BESI.AS 7.7（2022 年）全套的芯片封装键合设备、电镀设备 全球混合键合设备龙头，2021 年即获得台积电、英特尔混合键合设备订单，2023 年产能达 180 台 EVG 奥地利-光刻机、纳米压印机、键合机

144、、量测设备 EVG 在 WoW 键合机市场处于领先地位，存量设备有数百台，在高端CIS混合键合领域与日本TEL竞争 ASMPT 新加坡 ASMPT 25（2022 年）热压键合机、大规模回流焊炉、混合键合机、SMT 贴片机、光电设备 2021 年与 EVG 联合开发 CoW 混合键合机LithoBolt SUSS 德国-涂胶显影机、喷墨打印机、键合机、光掩模设备、纳米压印机等 研制的 XBS300 可以通过高度模块化设计实现混合键合的低成本灵活生产，支持 D2W和 W2W混合键合，重点关注 3D 存储或 3D SOC 等高端应用 TEL 日本 8035.T 166（2023 财年）泛半导体涂胶

145、显影机、刻蚀机、热处理等 坚持 WoW 路线，华 卓 精科 中国-0.23（2020 年）晶圆键合设备、IGBT 激光退火设备、超精密运动台、隔振产品 为以超精密测控技术为基础，开发了 HBS 系列全自动晶圆混合键合系统，可实现室温直接键合 拓 荆 科技 中国 688072.SH 2.45（2022 年）薄膜沉积设备、混合键合机 WoW 产品已通过客户验收并获得重复订单 来源：各家公司官网，未来半导体公众号，中泰证券研究所整理 3.3 全球全球/大陆产业链布局情况大陆产业链布局情况 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -39-行业行业深度报告深度报告 图表图表 7

146、373：HBMHBM 设备设备/材料产业链材料产业链 设备设备/材料材料 具体种类具体种类 TCB-NUF MR-MUF 混合键合混合键合-W2W 混合键合混合键合-D2W 主要厂商主要厂商 设备 热压键合机 ASM Pacific、Kulicke&Soffa、Besi、Shibaura、韩美半导体、SET 点胶机 Nordson、NSW Automation、H&S Manufacturing、Graco 晶圆贴膜机 Dynatech、Toyo Adtec、Takatori、Teikoku Taping System、OHMIYA INDUSTRY COMPANY、EV Group、Nitt

147、o 晶圆划片机 DISCO、东京精密、ACCRETECH 揭膜机 东洋技术（中国台湾）、至圣集团（中国台湾）、Takatori、Nitto、LINTEC Corporation 晶圆级真空回流焊键合机 Rehm Thermal Systems、Kurtz Ersa、HIRATA、Heller Industries、BTU International、INVACU、SMT 清洗机 日本 DNS（迪恩士）、东京电子、泛林科技和 SEMES（韩国细美事）Molding 设备（塑封切筋成型设备）TOWA、Besi、ASM Pacific、Yamada，TOWA CVD AMAT、泛林半导体、东京电子、

148、先晶半导体 刻蚀机 泛林半导体、东京电子、应用材料、日立高新 铜互连 PVD Advanced Energy Industries、Angstrom Engineering、Veeco、AMAT、Platit AG 铜电镀设备 ACM、AMAT、ASMPT、ClassOne Technology、EBARA、Hitachi、泛林半导体、Besi CMP AMAT、日本荏原、韩国 KC Tech、华海清科 混合键合机 D2W：Besi、EVG、ASMPT、SET、Shibaura、SUSS W2W：华卓清科、拓荆科技 退火设备 AMAT、Kokusai、东京电子、屹唐、北方华创 减薄机 DISC

149、O、东京精密、KOYOSEIKO、G&N 临时键合机/解键合机 TEL、EVG、SUSS、上海微、TAZMO、Tok、ERS、EO Technics、Takatori 测试机 爱德万、泰瑞达、精智达、悦芯、长川科技、华峰测控 材料 光刻胶 JSR、东京应化、信越、杜邦、彤程新材、徐州博康、晶瑞电材、上海新阳、南大光电、鼎龙股份 掩膜版 福尼克斯、Toppan、路维光电、清溢光电 湿电子化学品 巴斯夫、霍尼韦尔、住友化学、和光纯药工业 前驱体 德国默克、法国液空、SouthBrain 环氧塑封材料 住友电木、蔼司蒂、京瓷、华海诚科、衡所华威 Low-a 球铝 日本电气化学、隆森、admatech

150、s、联瑞新材 底填胶 汉高、Namics、Delo、Nagase、德邦科技 电镀液 石原、乐思化学、杜邦、强力新材、上海新阳 临时键合胶 Brewer Science、Daxin Materials 来源：华海诚科招股书，华经产业研究院，锐观咨询等，中泰证券研究所整理 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -40-行业行业深度报告深度报告 HBM 芯片需求的提升，上游材料厂商有望受益芯片需求的提升，上游材料厂商有望受益。目前大陆已有部分材料厂商进入 HBM 产业链，华海诚科的颗粒状环氧塑封料（GMC)可以用于HBM 的封装，相关产品已通过客户验证，现处于送样阶段。雅

151、克科技的前驱体材料已供应三星、海力士等海外龙头厂商。此外，强力新材、艾森股份、天承科技、上海新阳均布局了先进封装电镀液，德邦科技布局了底填胶，飞凯材料布局了环氧塑封料，联瑞新材、壹石通布局了硅微粉。图表图表 7474：大陆：大陆 HBMHBM/先进封装材料产业链公司先进封装材料产业链公司 公司名称公司名称 相关业务相关业务 华海诚科 公司环氧塑封料（GMC）可以用于 HBM 的封装 德邦科技 公司芯片级 underfill 已有型号通过国内部分客户验证，未来能否应用在 HBM 取决于产品性能的匹配、客户供应链的选择等多种因素 飞凯材料 公司 MUF 产品包括液体封装材料 LMC 和 GMC，前

152、者已量产并形成少量销售，后者尚处于研发送样阶段 雅克科技 半导体前驱体材料主要应用在半导体集成电路存储、逻辑芯片制造的薄膜沉积工艺中 唯特偶 微电子材料可以用于 HBM 芯片的堆叠和高速串行的连接 联瑞新材 公司高性能球硅微粉已用于 chiplet 芯片封装用封装材料 壹石通 公司 Low-球形氧化铝和 Low-球形二氧化硅成为高性能环氧塑封填料的主要选择 强力新材 公司研发生产的光敏性聚酰亚胺（PSPI）处于下游客户验证阶段 艾森股份 公司部分产品（光刻胶、先进封装用电镀液等）通过认证后还需要经过小批量供应阶段 天承科技 公司成功研发出适用于封装载板 SAP 工艺的沉铜、电镀等专用化学品 上

153、海新阳 公司电镀液及添加剂产品可用于存储器芯片制造企业 来源：wind，深交所互易通等，中泰证券研究所整理 4.投资建议投资建议 HBM 由海外引领，主要核心标的如下：1）存储原厂：海力士/三星/美光；2）设备：BESI/ASMPT/Camtek 等。大陆 HBM 产业链相关标的：1）存储：香农芯创/佰维存储/雅创电子等；2）设备：赛腾股份/精智达/新益昌等；3）材料：华海诚科/雅克科技/联瑞新材/兴森科技/深南电路等；4）封测：通富微电/深科技/长电科技等。5.风险提示风险提示 行业需求不及预期的风险；大陆厂商技术进步不及预期；HBM 技术路线发生分歧；研报使用的信息更新不及时的风险；计算结

154、果存在与实际情况偏差的风险。请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -41-行业行业深度报告深度报告 投资评级说明：投资评级说明：评级评级 说明说明 股票评级股票评级 买入 预期未来 612 个月内相对同期基准指数涨幅在 15%以上 增持 预期未来 612 个月内相对同期基准指数涨幅在 5%15%之间 持有 预期未来 612 个月内相对同期基准指数涨幅在-10%+5%之间 减持 预期未来 612 个月内相对同期基准指数跌幅在 10%以上 行业评级行业评级 增持 预期未来 612 个月内对同期基准指数涨幅在 10%以上 中性 预期未来 612 个月内对同期基准指数涨幅在

155、-10%+10%之间 减持 预期未来 612 个月内对同期基准指数跌幅在 10%以上 备注：评级标准为报告发布日后的 612 个月内公司股价（或行业指数）相对同期基准指数的相对市场表现。其中 A 股市场以沪深 300 指数为基准；新三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以摩根士丹利中国指数为基准，美股市场以标普 500 指数或纳斯达克综合指数为基准（另有说明的除外）。请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 -42-行业行业深度报告深度报告 重要声明：重要声明：中泰证券股份有限公司（以下简称“本公司”）具有中国证券监督管

156、理委员会许可的证券投资咨询业务资格。中泰证券股份有限公司（以下简称“本公司”）具有中国证券监督管理委员会许可的证券投资咨询业务资格。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告基于本公司及其研究人员认为可信的公开资料或实地调研资料，反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响。本公司力求但不保证这些信息的准确性和完整性，且本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次公开发布时的判断，可能会随时调整。本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告所载的资料、工具、意见、信息及

157、推测只提供给客户作参考之用，不构成任何投资、法律、会计或税务的最终操作建议，本公司不就报告中的内容对最终操作建议做出任何担保。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。市场有风险，投资需谨慎。在任何情况下，本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者应注意，在法律允许的情况下，本公司及其本公司的关联机构可能会持有报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易，并可能为这些公司正在提供或争取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。本公司及其本公司的关联机构或个人可能在本报告公开发布之前已经使用或了解其中的信息。本报告版权归“中泰证券股份有限公司”所有。事先未经本公司书面授权，任何机构和个人，不得对本报告进行任何形式的翻版、发布、复制、转载、刊登、篡改，且不得对本报告进行有悖原意的删节或修改。