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电子板块推荐点评:HBM代际迭代加速,高密度高带宽催生堆叠技术演进

电子设备2024-03-14舒迪、陈豪杰国泰君安证券测***
电子板块推荐点评:HBM代际迭代加速,高密度高带宽催生堆叠技术演进

持续推荐先进封装相关标的。通富微电、长电科技、甬矽电子、伟测科技 ( 测试 ); 先进封装设备标的 : 拓荆科技 ( 键合设备+PECVD),芯源微(键合与解键合)、新益昌(固晶设备)、光力科技(划片机)。相关受益标的:华海清科、华海诚科、联瑞新材。 HBM加快量产步伐,海力士HBM3E预计2024年3月量产。高带宽存储器(HBM)通过TSV硅通孔、微凸块等先进封装技术将多个DRAM垂直堆叠,与GPU通过中介层互联封装,在较小空间里实现高带宽、高容量、低延时、低功耗,成为高性能AI算力需求下必经之路。HBM技术至今已发展至第4代(HBM1、HBM2、HBM2 E、HBM3)。英伟达新一代AI算力芯片H200将搭载首款海力士HBM3E。据海力士,HBM3E最高带宽1.18 TB/s,比HBM3快30%,数据容量高40%,传热速率高10%,预计2024年3月量产。 此外,三星HBM3E顺利通过客户验证,预计2024H2量产,美光则跳过HBM3,HBM3E预计也将于2024H2开始向英伟达供货。 海力士HBM3E采用MR-MUF先进工艺,预计HBM4将使用混合键合工艺。HBM封装广泛采用TCB热压键合的方式进行堆叠,从芯片顶部发加热,仅芯片和Bump焊接连接处会发热,避免了下方基板翘曲问题,适用于极薄的芯片(~30μm)堆叠。海力士HBM2采用TC-NCF(Thermal Compression–Non Conductive Film,热压-非导电膜)的方式,预先沉积一层非导电膜控制翘曲,再进行热压键合,堆叠层数为4/8层,相对热指数为1。而从HBM3开始,海力士采用MR-MUF工艺(Mass Reflow-Molded Underfill,回流毛细管填充),回到传统倒装芯片大规模回流焊工艺,提高量产吞吐量,将液态环氧塑封料一次性注入堆叠好的芯片孔隙,实现低压填充并粘结。HBM3E焊接高度预计降低至13μm,堆叠层数实现8/12层,相对热指数降低至0.5。海力士宣布HBM4将采用混合键合工艺,在高度洁净平坦表面形成直接Cu-Cu键合,间距能低至数微米,实现最高16层的堆叠。HBM4预计将于2026年量产。 AI算力拉动HBM需求井喷,国内供应链有望受益。受AI算力需求拉动,中长期HBM年需求增长率预计将达40%。海力士将投资10亿美元发展HBM,至2024年底,海力士HBM产能将翻倍,2030年出货量有望达到1亿颗。三星HBM将投资7000-10000亿韩元投资新封装线,预计2024年出货量将提升2.5倍。 风险提示。AI产业发展不及预期;国产化进程不及预期;国际局势不稳定。 表1:本报告覆盖公司估值表(截至2024年3月13日) 1.AI算力拉动HBM持续迭代,海力士HBM3E预 计2024年3月量产 HBM加快量产步伐,海力士HBM3E预计2024年3月量产。高带宽存储器(HBM)通过TSV硅通孔、微凸块等先进封装技术将多个DRAM垂直堆叠,与GPU通过中介层互联封装,在较小空间里实现高带宽、高容量、低延时、低功耗,成为高性能AI算力需求下必经之路。HBM技术至今已发展至第4代(HBM1、HBM2、HBM2E、HBM3)。英伟达新一代AI算力芯片H200将搭载首款海力士HBM3E。据海力士 ,HBM3E最高带宽1.18 TB/s,比HBM3快30%,数据容量高40%,传热速率高10%,预计2024年3月量产。此外,三星HBM3E顺利通过客户验证,预计2024H2量产,美光则跳过HBM3,HBM3E预计也将于2024H2开始向英伟达供货。 海力士HBM3E采用MR-MUF先进工艺,预计HBM4将使用混合键合工艺。HBM封装广泛采用TCB热压键合的方式进行堆叠,从芯片顶部发加热,仅芯片和Bump焊接连接处会发热,避免了下方基板翘曲问题,适用于极薄的芯片(~30μm)堆叠。海力士HBM2采用T C-NCF(Thermal Compression–Non Conductive Film,热压-非导电膜)的方式,预先沉积一层非导电膜控制翘曲,再进行热压键合,堆叠层数为4/8层,相对热指数为1。而从HBM3开始,海力士采用MR-MUF工艺(Mass Reflow-Molded Underfill,回流毛细管填充),回到传统倒装芯片大规模回流焊工艺,提高量产吞吐量,将液态环氧塑封料一次性注入堆叠好的芯片孔隙,实现低压填充并粘结。HBM3E焊接高度预计降低至13μm,堆叠层数实现8/12层,相对热指数降低至0.5。海力士宣布HBM4将采用混合键合工艺,在高度洁净平坦表面形成直接Cu-Cu键合,间距能低至数微米,实现最高16层的堆叠。HBM4预计将于2026年量产。 AI算力拉动HBM需求井喷,国内供应链有望受益。受AI算力需求拉动,中长期HBM年需求增长率预计将达40%。海力士将投资10亿美元发展HBM,至2024年底,海力士HBM产能将翻倍,2030年出货量有望达到1亿颗。三星HBM将投资7000-10000亿韩元投资新封装线,预计2024年出货量将提升2.5倍。国内产业链有望受益。持续推荐先进封装相关标的:通富微电、长电科技、甬矽电子、伟测科技(测试); 先进封装设备标的:拓荆科技(键合设备+PECVD),芯源微(键合与解键合)、新益昌(固晶设备)、光力科技(划片机)。相关受益标的:华海清科、华海诚科、联瑞新材。 图1:海力士HBM技术路线图 2.风险提示 AI产业发展不及预期。HBM主要应用于以AI为代表的大算力算力卡中,而AI产业技术难度高,研发周期长,且可能受到需求不足等问题。 如果AI产业发展不及预期,将影响HBM及上游供应链的发展。 国产化进程不及预期。HBM产品突破难度大,国内厂商研发、投资、扩产等环节存在瓶颈。如国产化进程不及预期,则影响企业盈利能力。 国际局势不稳定。半导体产业已成为国际贸易冲突的重点领域, 例如美国推出多项贸易管制政策限制中国半导体部分项目的进口及出口。 如果国际贸易摩擦加剧,将限制国内半导体行业的发展。