3D DRAM 技术与市场趋势分析
3D DRAM 技术背景与产业趋势
- 2D DRAM 的局限性:当前 2D DRAM 面临制程微缩瓶颈,难以满足 AI 等高性能计算需求。
- 3D DRAM 的发展方向:
- 封装级 3D DRAM(如 HBM)已实现商业化应用。
- 晶圆级 3D DRAM 仍处于研发阶段。
- 存算一体趋势:
- 分为近存计算、存内处理和存内计算三类。
- 近存计算(如 HBM)已广泛应用,存内计算技术难度较大,仍在探索中。
DRAM 技术构成与关键参数
- DRAM 芯片构成:由存储单元(占芯片面积 50%-55%)、外围逻辑电路(含感应放大器)和周边线路组成。
- 关键参数:容量、带宽和功耗。
- 容量由制程决定。
- 带宽取决于 IO 口数量和传输速度。
- 功耗直接影响芯片效率。
- 制程微缩挑战:DRAM 制程微缩难度大,当前逼近 10 纳米制程,进一步微缩需使用 EUV 光刻机。
封装级 3D DRAM 的分类与应用
- HBM(高带宽存储器):
- 特点:高带宽、低功耗,适用于 AI 训练卡和推理卡。
- 结构:多层 DRAM 芯片通过 TSV 和 Micro Bump 连接,带宽可达 1024 个 IO。
- 迭代方向:增加层数和单层容量密度,HBM3E 已实现 12 层堆叠,单层容量达 32Gb。
- 竞争格局:市场由海力士(55%)、三星(41%)和美光(3%)垄断。
- 3D 堆叠 DRAM:
- 特点:定制化产品,带宽高、功耗低,适用于矿机芯片等低算力场景。
- 制造工艺:采用 Hybrid Bonding 技术,实现更高的 IO 密度和更低功耗。
- 主要玩家:紫光国芯、爱普存储、新农科技、兆易创新等。
- Cube 方案:
- 特点:由华邦提出,逻辑芯片在上,存储器在下,采用 Micro Bump 工艺。
- 应用场景:低算力、高带宽需求场景。
晶圆级 3D DRAM 的发展
- 技术路径:分为将垂直电容器水平放置和无电容方案。
- 主要玩家:
- 三星:预计 2030 年前推出晶圆级 3D DRAM。
- 海力士:已实现五层堆叠,但需更高层数实现商业化量产。
- 美光:探索无电容方案。
- 国内企业:长鑫存储等也在积极探索。
投资建议与风险提示
- 投资建议:重点推荐兆易创新,其微堆叠 DRAM 产品已与多家客户合作,且背靠长鑫存储,具备稳定供货优势。
- 其他相关企业:包括北京君正、瑞芯微、小米等。
- 风险提示: