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HBM(高宽带内存)相关个股梳理

金一平   / 2023-11-20 08:40 发布

一,HBM(高宽带内存)是什么?

高带宽存储器(英文:High Bandwidth Memory,缩写HBM)是由三星、AMD和SK海力士提出的新兴DRAM解决方案。它基于3D堆栈工艺,适用于有高存储器带宽需求的应用场景,如图形处理器、网上交换及转发设备(如路由器、交换器)等。HBM技术可实现高于256GBps的突破性带宽,同时降低功耗。它的核心DRAM芯片位于基础逻辑芯片之上,通过TSV(Through Silicon Via,硅通孔)和芯片堆叠技术实现堆叠DRAM架构。首个使用HBM的产品是AMD的Radeon Fury系列显示核心。

首个使用HBM的设备是AMD Radeon Fury系列显示核心。2013年10月HBM成为了JEDEC通过的工业标准,第二代HBM —— HBM2,也于2016年1月成为工业标准,NVIDIA在该年发表的新款旗舰型Tesla运算加速卡—— Tesla P100、AMD的Radeon RX Vega系列、Intel的Knight Landing也采用了HBM2。

引起市场关注的是当前英伟达的H200,里面用到的。

HBM的核心原理是通过将DRAM芯片层叠在一起,形成一个垂直的结构。每个DRAM芯片都通过硅通道与处理器相连,这个通道被称为“TSV”。TSV允许数据在DRAM芯片之间快速传输,从而提供更高的带宽和更低的延迟。此外,HBM还采用了先进的封装工艺和材料,使得芯片和互连层之间的连接更加可靠和持久。这种紧密的结合方式不仅可以提高信号传输的速度和稳定性,还可以减少功耗和空间占用。

二,HBM市场前景:

HBM的市场前景看起来非常有希望。根据一些报道,HBM的市场规模预计在未来几年内将显著增长。随着AI芯片竞争的加剧,全球存储器芯片制造商如三星和SK海力士正准备将HBM产量提高至2.5倍。此外,全球第三大DRAM公司美光也将从2024年开始积极瞄准HBM市场。这些发展可能会推动HBM技术的进一步普及和市场份额的扩大。

同时,HBM的高带宽内存特性使其特别适合用于高性能计算和数据中心等需要大量数据传输和处理的应用场景。随着云计算、大数据和人工智能的快速发展,这些应用领域对内存带宽的需求也在不断增长,这为HBM提供了广阔的市场空间。

然而,虽然HBM的市场前景看起来很好,但我们也应注意到其中的挑战。比如,HBM的制造成本相对较高,这可能会影响其市场渗透率和接受度。此外,HBM的技术和市场仍然处于发展阶段,这意味着可能会出现新的竞争者和技术变革,从而对市场前景产生影响。

由于人工智能需求激增,HBM 和 DDR5 的价格和需求都在增长。HBM 的价格是现有 DRAM 产品的 5-6 倍;DDR5 的价格也比 DDR4 高出 15% 到 20%。

据SK 海力士预计,2024 年 HBM 和 DDR5 的销售额有望翻番。市场调研机构 TrendForce 指出,高端 AI 服务器需采用的高端 AI 芯片,将推升 2023-2024 年高带宽存储器(HBM)的需求。市场规模上,该机构预计 2023 年全球 HBM 需求量将增近六成,达到 2.9 亿 GB,2024 年将再增长 30%,2025 年 HBM 整体市场有望达到 20 亿美元以上。

三,上下游收益产业链:

整体来看,HBM产业链主要由IP、上游材料、晶粒设计制造、晶片制造、封装与测试等五大环节組成。由于国际大厂均采用IDM模式,芯片的设计、制造和封测都由大厂一手包办,国内厂商主要处于上游设备和材料供应环节。

设备端:TSV和晶圆级封装需求增长。由于独特的3D堆叠结构,HBM芯片为上游设备带来了新的增量:前道环节,HBM需要通过TSV来进行垂直方向连接,增加了TSV刻蚀设备需求;中段环节,HBM带来了更多的晶圆级封装设备需求;后道环节,HBM的多芯片堆叠带来die bond设备和测试设备需求增长。

材料端:HBM的独特性主要体现在堆叠与互联上。对于制造材料:HBM核心之一在于堆叠,HBM3更是实现了12层核心Die的堆叠,多层堆叠对于制造材料尤其是前驱体的用量成倍提升;对于封装材料:HBM将带动TSV和晶圆级封装需求增长,而且对封装高度、散热性能提出更高要求。

四,相关产业链公司直接受益:

HBM的受益品种主要包括存储芯片和AI服务器。

首先,HBM是一种高带宽存储器,可以大大提高存储器的带宽和性能。因此,所有需要大量数据传输和处理的应用场景都可以从HBM中受益,如高性能计算、数据中心、云计算、大数据和人工智能等。在这些领域,HBM可以大大提高数据处理速度和效率,从而提升整个系统的性能。

其次,HBM在AI服务器中也有着广泛的应用。随着人工智能的快速发展,AI服务器需求量也在不断增加。HBM的高带宽特性可以大大提高AI服务器的数据处理能力,从而满足人工智能应用的需求。同时,HBM还可以用于加速芯片和GPU等处理器中,进一步提高AI服务器的性能。

因此,HBM的受益品种主要包括存储芯片和AI服务器等。随着HBM技术的不断发展和普及,这些受益品种的市场份额也可能会进一步扩大。

其他:

1、3D封装关键原材料:颗粒状环氧塑封料(GMC)HBM由于3D堆叠导致芯片厚度较高,因此需要用特殊的颗粒状环氧塑封料(GMC)封装。全球GMC量产只有2家日系公司掌握,分别是日本住友、日本昭和。为了解决HBM封装厚度增大和散热需求大的问题,GMC需要大量添加核心材料low-α球硅和low-α球铝,成本占GMC中的70%-90%,主要是球硅发挥重要作用,日本住友、日本昭和的囯内供应商是是联瑞新材,因此直接受益于SK海力士等HBM厂商产能的进一步增加。国内在GMC方面也已经有突破。华海诚科研发成功颗粒状环氧塑封料(GMC),相关产品已通过客户验证,现处于送样试用阶段。而且华为通过旗下深圳哈勃科技投资合伙企业(有限合伙)参股华海诚科,一旦国内打通HBM制造等全部环节,公司可以顺势打入华为昇腾芯片的供应链中。

2、3D封装关键技术:TSV(硅通孔技术)硅通孔技术(TSV)是HBM核心工艺,成本占比接近30%,是HBM封装成本中占比最高的部分,利用该技术才可以实现存储芯片3D堆叠等方面。中微公司是TSV设备主要供应商。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。

3、主要原材料:前驱体

雅克科技是国内主要材料前驱体供应商,SK海力士与合肥长鑫存储的核心供应商,子公司韩国先科是HBM绝对龙头SK海力士前驱体的核心供应商。国家集成电路大基金入股力挺。2022年来自海力士的收入占比50%,2023上半年公司前驱体业务实现收入6.44亿元,同比增长37%。其中子公司韩国先科实现收入6.73亿元,同比增长45%,实现净利润1.52亿元,同比增长36%。预计2024年HBM产能将增长105%,子公司韩国先科作为海力士前驱体的核心供应商,将受益于HBM的高增长。国内公司在国内存储厂商中渗透率也在提升,公司前驱体材料与台积电、长江存储等开展合作。另外,公司LDS输送系统已经实现对包括长江存储、中芯国际和上海华虹等国内主流集成电路生产商的批量供应。

4、IC载板HBM借助TSV技术实现2.5D+3D先进集成,而IC载板是集成电路先进封装环节的关键载体,实现IC芯片与PCB板之间的讯号连接。在目前应用较广的2.5D+3D的先进封装集成电路中,都采用IC载板作为承载芯片的转接板,国内IC载板相关公司有:兴森科技、深南电路、沪电股份、胜宏科技等。

5、另外,香农芯创是SK海力士的HBM产品的国内代理,同时计划与SK海力士合作开展存储模组业务。

6、国内HBM相关技术的封装测试厂商由于国际三巨头的HBM产品封装测试都是由自己包办,因此国内有相关技术的封装测试厂商并不能直接受益于三巨头产能的增长。不过,一旦国内打通HBM制造工艺的全部环节,这些有技术储备的公司将会直接受益。

太极实业:公司旗下的海太半导体(持有55%股权)与SK海力士合资,专为SK海力士提供DRAM封装测试业务。

深科技:公司具备8层和16层DRAM堆叠工艺,有望切入HBM封装赛道。

通富微电:公司2.5D/3D生产线建成后,将实现国内在HBM高性能封装技术领域的突破;

国芯科技:目前正在研究规划HBM内存的2.5D芯片封装技术,积极推进chiplet技术的研发和应用,也将会在AI快速发展需求下估值将受益提升。

五、看看卖方观点

【申万宏源tmt:通信等】英伟达H200重要更新:迭代进程显著提速,推理/成本大幅优化(20231114)

0)此前10月份英伟达罕见更新未来AI芯片路线图,提出H200 B100 X100等主线产品以及配套方案,迭代周期从历史大约2年1代加速到几乎1年1代+中间小版本n代,对应800G到1.6T网络、存储等也加速。

1)H200重要硬件变化是HBM3升级至HBM3e,容量带宽显著优化;重要软件变化是大幅强化了推理性能(匹配TensorRT-LLM)和HPC性能;显著降低能耗和整体成本。

2)此前我们研究Dojo/NVD/AMD MI300/Google TPU均讨论了存算一体、高速光网络等趋势(以及禁售改良芯片讨论,详细网页链接),当前仍是算法与算力质变的早期阶段,训练与推理侧的价值仍未被充分定价。

3)市场广泛关心的推理端算力网络需求是否弱于训练,实际上英伟达也前瞻布局了:9月中上旬宣布加强推理软件框架的TensorRT-LLM,约一个月后,amd拟收购nod.ai应对。

本次是加强推理硬件:相比H100,H200几乎提升了Llama 2 70B推理性能1.9x,提升GPT3 175B推理性能1.6x。从单位成本和模型复杂度角度判断,我们可以对未来旗舰AI芯片在推理场景的应用更乐观,相应网络需求亦同步!

4)全球整体800G及以上速率、硅光等技术路径加速演进,同时随着昇腾AI体系组网需求、国内科技大厂的网络演进至400G以上、运营商400G全光网推进建设、本土模型训练组网、海外400G等增量需求(例如AWS等),海外+国内高速网络需求将继续显著提升!

相关标的。1)AI算力网络:中际旭创、新易盛、天孚通信、华工科技、中兴通讯、紫光股份、锐捷网络、源杰科技、盛科通信等。2)AIoT到AIPC边缘算力:广和通、美格智能、移远通信等。3)算网融合:中国移动、中国电信、中国联通等。4)德赛西威(智联汽车,英伟达下沉边缘交付+商务双倚重,预计小米汽车新闻或催化)

详细产业变化、NVD路径等,欢迎联系申万tmt-通信

【光大电子通信 | HBM产业链梳理】存力算力并驾齐驱,HBM需求7年200倍,神工/赛腾/香农/雅克/雅创/方邦/联瑞/华海

AI:存力算力并驾齐驱,HBM重中之重。英伟达于2023年11月13日正式发布全新的H200 GPU。H200算力规模完全一致,只是显存容量从80GB提高到了141GB,显存的规格从原本的HBM3升级到了HBM3e。 HBM3e显存速率高达4.8TB/s,将大幅提升推理能力。

AI将驱动HBM需求7年200倍成长。2023年11月14日,SK 海力士副会长兼联席 CEO 朴正浩透露,2023年海力士高带宽内存(HBM)出货量大幅增加至50万颗,预计到 2030 年将达到每年1亿颗。

1、神工股份:刻蚀硅材料和刻蚀硅零部件。

2、赛腾股份:HBM晶圆检测设备。

3、香农芯创:国内海力士重要分销商。

4、雅克科技:前驱体材料主供海力士。

5、雅创电子:子公司是海力士海外经销商。

6、方邦股份:载板用可剥铜受大客户深度扶持。

7、联瑞新材:存储用Lowα 微米级球形硅微粉和 Lowα 亚微米级球形硅微粉全面放量。

8、华海诚科:颗粒状环氧塑封料(GMC)以及 FC 底填胶等先进封装材料已通过客户验证。

专业人士:

目前全球 HBM 市场格局:

海士力,市占率50%;三星,市占率40%;美光,市占率10%

HBM 相关A股上市公司(四类): 流通值

1,HBM,上游原材料

688535 华海诚科:颗粒环状氧塑封料19亿

603002 宏昌电子:环氧树脂45亿

002409 雅克科技:HBM前驱体208亿

002436兴森科技:PCBGA 封装板233亿

688300 联瑞新材:封装用球硅,球铝121亿

688733 壹石通:封装用球铝56亿

2,HBM,上游设备

603283 赛腾股份:收购日本企业,供应HBM设备147亿

002559 亚威股份:持股韩国企业,供应HBM 设备50亿

3,海士力相关公司

300475 香农芯创:公司是海力士分销商之一184亿股

301099 雅创电子:全资子公司是海士力代理商15亿

003043 华亚智能:公司向海力士提供半导体服务16亿

600667 太极实业:子公司与海士力有封装测试业务157亿

4,国内技术布局HBM 的公司。

688262 国芯科技:研究 HBM2.5芯片封装技术89亿

002156 通富微电:有望实现HBM封装技术突破319亿

000021 深科技:有望切入HBM 封装赛道278亿

603005 晶方科技:掌握 TSV,等HBM集成技术160亿

#圣泉集团:HBM上游材料核心标的

▲全球算力卡采用显存(HBM)提升效率,算力优化,其中核心受益为上游材料

▲公司主营业务为合成树脂及复合材料、生物质化工材料,是半导体封装模塑料领域国内最大的树脂供应商,直接供货华海诚科

▲特种环氧树脂是HBM和先进封装不可或缺的上游材料,其中包含高性能酚醛树脂,圣泉集团树脂产品营收占比超过50%

▲覆铜板PPO树脂材料也是公司主要产品,PPO在AI服务器和交换机中需求量很大

▲圣泉集团有望深度受益于HBM产业爆发,作为核心上游材料,目前市值显著低估,强推!

HBM的工艺流程介绍

HBM的工艺流程包括TSV形成、绝缘层全气绝缘、阻挡层种子层沉积、电镀填充、CMP抛光等步骤。各个步骤涉及到的设备供应商包括海外,以及国内的北方华创、中微、华特气体、拓荆科技、天承科技、上海新阳等。

壹石通——存储芯片HBM核心材料 Low-α球铝,AI存力打破国外垄断第一枪 #未知来源

0、HBM是未来数年增速最高的赛道之一,海力士(全球HBM巨头,近期股价新高)称自2023-2027 CAGR 113%。HBM甚至比台积电的制程更重要,英伟达新一代GPU芯片仅在HBM有大幅提升。3nm以及未来的GAA,对GPU的提升仅是老掉牙的20%30%,无法跟上AI的快速发展,而HBM只要成本实现快速降低、更紧密的堆叠、更快的IO,对GPU性能的推动却是几何数级别的

1、HBM3E是一种基于3D堆叠工艺的DRAM存储芯片,AI服务器必须配套HBM3E使用,算力要求更高,对高宽度内存的要求就越高,本轮存储芯片主升行情的核心分支为HBM

2、HBM3E封装核心材料:GMC,全球只有三家量产,分别是日本的Sumitomo(住友电木)、Resonav(昭和电工)、中国的华海诚科。科技巨头排队购买HBM3E,带火上游GMC

3、GMC核心材料为 low-α球硅+ low-α球铝,价值量占GMC中的70%-90%,占据绝对核心地位。壹石通年产 200 吨高端芯片封装用 Low-α球形氧化铝项目,有望在2023年下半年实现部分投产,目前日韩客户已陆续送样验证,客户初步反馈良好,通过验证后即可量产,成为#国内唯一一家GMC上游Low-α球形氧化铝供应商

4、主业困境反转在即,23Q3毛利率环比大幅提升7个百分点

亚威股份——SK海力士核心供应商,HBM测试设备稀缺龙头

1、存储芯片设备国产化稳步推进,国产相关刻蚀、光刻、薄膜沉积、测试类设备有望充分受益。重点推荐亚威股份,超强预期差,布局存储器测试设备,供货全球存储芯片龙头SK海力士

2、亚威股份于2021年2月投资苏州芯测电子有限公司,持有其25%的股权,苏州芯测布局高端半导体存储芯片测试设备业务。苏州芯测已完成对韩国GSI100%股权的收购,GSI公司成立于2014年,拥有技术难度较高的存储芯片测试机业务,并稳定供货于海力士、安靠等行业龙头

3、英伟达发布史上最强AI芯片H200,首款使用HBM3e内存!借助HBM3e,英伟达H200以每秒4.8TB的速度提供141GB的内存,与A100相比,容量几乎是其两倍,带宽增加了2.4倍,HBM3e成为H200的升级的重点。HBM3e供给高度紧张,SK海力士已决定明年大扩产、采用最先进的10nm等级第五代(1b)技术,多数新增产能将用来生产HBM3E,SK 海力士副会长兼联席 CEO 朴正浩表示,HBM芯片出货量预计到 2030 年将达到每年 1 亿颗。上游设备供应商充分受益于HBM扩产周期

4、估值测算:

(1)公司传统业务受益制造业复苏,预计公司23年归母利润1.73e

(2)存储芯片测试机国内市场空间2025年达到30亿规模,参考长川科技、华峰测控毛利率,预估行业毛利润21-24亿,净利润有望15亿左右,有望支撑1千亿市值,长川、华峰(23年动态PE大于60),假设苏州芯测取得30%份额,加上海外则有望获得10亿左右收入、5亿左右利润;考虑苏州芯测有望受益于海力士HBM扩产周期,实际利润弹性更大!参股芯测这部分股权价值至少近百亿

目前亚威股份45.8亿市值,25x PE,当前市值仅包含传统主业市值,考虑苏州芯测股权价值,市值空间150亿以上,HBM产业链稀缺设备龙头,建议重视!

【603283赛腾股份】,算力软肋HBM扩产浪潮下最受益的设备厂商

[太阳]市场先前对公司的预期主要在潜望式/MR领域,HBM大订单为AI产业趋势下来自老客户三星的爆发需求。当前算力的瓶颈在于硬件技术和产能的不足,对内存带宽的需求与日俱增,成为HBM相关设备需求的最强支撑。HBM占据英伟达GPU成本45-50%,为最大成本项。HBM当前头部厂商为三星、海力士、美光,扩产需求迫切。市场预期台积电、英特尔、长存、长鑫等大厂将紧随其后。在HBM生产中,先进封装和量测是其中的核心工艺环节,占有最高的价值量。

预期差一:高端量测设备得到HBM国际龙头大厂青睐

2023年7月,美国康特科技CAMT拿到HBM头部厂商的量测设备大订单后,率先证实下游扩产需求,股价迅速开启翻倍之旅。2023年11月,苏州赛腾股份紧随CAMT之后,拿到三星的量测设备3亿+美元大订单(明年上半年交付,后续随着三星HBM扩产大概率持续加单)。

[烟花]预期差二:订单爆发→切换半导体估值

公司半导体设备子公司OPTIMA于1984年成立,固有客户为台积电、SONY、英特尔,2019年并入公司体内。

截至10月底OPTIMA在手订单11亿元订单,三星猛加HBM急单3亿+美元后,公司半导体订单迎来数倍增长,合同负债从去年2亿+增长到14亿+,利润结构即将发生重大变化。

预期差三:同步拓展先进封装

3D封装采用堆叠工艺,晶圆键合时需要大量量测与检测,公司先进封装产品得到三星和台积电认可。

预期差四:潜望式/MR双王者,引领消费电子创新

23Q3果链设备公司业绩均远低于市场预期,而公司的消费电子业务增长依旧迅猛,保持40-50%增速,Q3经营性净现金流高出利润5个亿,全是设备预付款,公司与苹果的合作模式为Co-Work模式,合作门槛和优先级远高于同行。

[礼物]投资建议:设备股最重要的是在手订单!我们预计赛腾股份消费电子业务7亿利润,给予30pe;预计半导体高端量测业务30亿收入,给予10ps。公司目标市值在500亿元以上,推荐买入。

【东吴电子|多因素持续催化,重点推荐存储板块】

1)NVIDIA发布H200, H200 是首款提供 HBM3e 的 GPU,借助 HBM3e,显存带宽从H100的3.35TB/s增加到了4.8TB/s,提升43%,141GB 显存与H100的80GB相比直接提升76%。

2)当前Nand Dram涨价明趋势确立,龙头大厂三星预计第四季将NAND芯片价格调涨10%以上,明年一二季度持续涨价10%-20%,存储位元需求提升趋势不可逆。

3)需求端来看手机、笔电、服务器、可穿戴等需求有望环比提升,AI、AR/VR新品、智能汽车等有望持续拉动存储需求。

4)国内两大原厂扩产增资落地,国产厂商DRAM和NAND的技术水平向海外主流水平靠近,份额占比逐步提升,存储国产化主线确立。模组厂库存持续提升,明确备货看好Q4及明年涨价趋势及需求情况。

:香农芯创、同有科技、万润科技、朗科科技、深科技、雅克科技、兆易创新、江波龙、佰维存储、恒烁股份等。

以上资料来源于网络。仅供参考