HBM格局生变！传三星HBM3量产供货英伟达，国内厂商积极布局

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）根据韩媒sedaily 的最新报道，三星华城17号产线已开始量产并向英伟达供应HBM3内存。同时，美光已经为英伟达供应HBM3E。至此，高端HBM内存的供应由SK海力士一家独大，变为三星、SK海力士和美光的“三分天下”。

 
当然，国产HBM也迎来了积极进展，国芯科技和紫光国微都公开透露过进展。
 

HBM对高性能计算至关重要

HBM也就是‌高带宽存储器，‌以其高带宽和快速的数据传输速度，‌在高性能计算领域扮演着核心角色。HBM是典型的3D结构产品，利用了业界最领先的3D封装技术，也是2D封装转向2.5D封装的重要组成部分。
 
HBM利用TSV硅穿孔技术和微凸点（Microbump）技术将DRAM Die和Logic Die堆叠在一起，进而形成具有高速和高存储密度的内存形态。然后通过先进封装技术，HBM可以与GPU或其他计算芯片相连，能够大大增加计算的内存带宽。
 
比如，在业界知名的英伟达计算卡上，HBM是发挥高性能计算能力的关键。在英伟达新一代GPU芯片B200上，每颗B200芯片都配备了高达192GB的HBM内存，提供高达8TB/s的带宽速度，这款计算卡上的HBM为HBM3E。此外，英伟达A100、H100、H200均采用了不同规格的HBM内存，打破了困扰高性能计算的“内存墙”。
 
过去几年，SK海力士一直都是英伟达HBM的主要供应商。由于英伟达是高端HBM的主要采购商，因此SK海力士也被认为是主导HBM市场发展。从数据方面来看，根据市场研究公司TrendForce的统计数据，2023年SK海力士占全球HBM市场规模的53%，比三星和美光加起来还要多，后两者的市场占比分别为38%和9%。
 
HBM让SK海力士赚得盆满钵满，根据SK海力士公司财报，该公司今年一季度销售额高达12.4万亿韩元（约合90亿美元），同比增长144%，显著好于市场预期，此前市场估计的数额是1.8万亿韩元（约合13亿美元）。SK海力士首席财务官 Kim Woohyun表示，“凭借HBM引领的AI内存领域业界最顶尖的技术，我们已经进入明显的复苏阶段。”根据此前的报道，虽然SK海力士2024年计划要让HBM产能实现翻番，不过该公司HBM内存生产配额已经全部售罄。
 

三星和美光加大追赶力度

有分析师预估，SK海力士在HBM业务方面的营业利润率是普通DRAM内存业务的两倍。如此赚钱的生意，三星和SK海力士定然虎视眈眈。根据三星内部人士透露，三星内部已经定下目标，那就是取得英伟达的测试认证，并持续引领HBM内存技术发展。
 
目前，在三星官网主推的是HBM3 Icebolt ，能够完全满足HBM3内存标准，采用12层高速DRAM，提供6.4Gbps处理速度和高达819GB/s的带宽。从容量来看，三星HBM3 Icebolt单Die容量为16Gb，单颗HBM内存的容量可以达到24GB，以目前大部分2.5D封装1个计算核心加上4颗HBM的配置，那么单个计算卡就可以提供96GB的大容量内存。如果是1个计算核心配8颗HBM，那么容量将达到192GB。
 
在高端HBM供应上，要想引领市场的发展，就需要获得英伟达的认可，因为该公司计算芯片占据全球超过80%的市场份额。近一段时间以来，三星和英伟达之间的项目似乎并不顺畅，接连传出“三星HBM良率过低”，“英伟达要求三星更改HBM芯片设计”等传闻，虽然三星对上述不利传闻都进行了否认，但迟迟不见工厂量产，确实对三星不利。
 
根据韩媒的最新报道，三星华城17号产线已经开始量产HBM3内存，并为英伟达供货，目前这一消息没有得到三星和英伟达方面的证实。然而，相比过往，目前三星HBM开始有好消息了。同时，有三星供应链人士称，三星在HBM3、HBM3E和HBM4产能规划上非常积极，目前已经暂缓NAND闪存产线投资计划，并将平泽P4工厂转为DRAM专用生产线以弥补通用DRAM供应不足，保障HBM和DDR5内存的供应。
 
正如上述提到的，三星现在的竞争对手不只有SK海力士，还有同样觊觎SK海力士订单的美光。美光在2022年大胆放弃了HBM3的研发和量产计划，将精力集中在HBM3E内存的研发和改进上。这一决策取得了巨大的成功，目前美光HBM3E内存已经向英伟达供货，并且产品的能效比很有优势。按照美光的官方数据，8Hi堆叠的24GB HBM3E内存功耗比竞品低30%。
 
当前，美光已经开始向英伟达H200 AI GPU出货HBM3E内存，今年三季度这款高性能的计算芯片就将开始大规模量产。
 
从目前的进度来看，三星似乎落后了，不过中国台湾供应链方面的消息称，三星电子之前要求其合作伙伴拨出与HBM3E供应有关的产能准备，三星HBM3E已经于今年4月份实现量产。当前三星HBM3E已经通过了英伟达的验证，将会在今年三季度大规模供货。按照三星的时间节点，该公司将会在7月31日举行财务报告会议，相当一部分分析师认为，三星将会在这场会议里官宣HBM3E的进度。
 
进入2024年，三星半导体团队据悉已经开展四次改组和调整，目标就是打造出一个具有行业竞争力的HBM团队，将专注于HBM3、HBM3E和HBM4技术研发，目标让三星取得HBM技术发展领军者的地位。
 
目前，三星、SK海力士和美光在HBM3E方面的进展已经同步，单颗HBM容量步调一致。不过，美光和三星的挑战都在于良率，据悉SK海力士在HBM3E方面的良率在5月份就已经超过了80%，到英伟达产品开始上量的时候，SK海力士在HBM3E良率方面应该会具备一定的优势。当然，SK海力士的挑战在于产能。
 

国产厂商积极参与HBM打造

HBM是先进封装重要的组成部分，主流的HBM制造工艺是TSV+Micro bumping+TCB，要实现这些步骤就需要对应的设备和材料。有业内人士表示，IC设备和材料供应商已经接到来自中国大陆厂商的订单需求。
 
从生产厂商进展来看，目前国内头部的封装企业都能够提供支持HBM生产的先进技术，比如TSV和Micro bumping，不过在精度方面，预计和国际大厂还有一定的差距。
 
从产品研发进展来看，国内国芯科技和紫光国微等厂商都在布局HBM研发。此前，国芯科技在回答投资者问时表示，该公司在客户定制服务产品中使用HBM接口IP技术，目前正在基于先进工艺开展流片验证工作。紫光国微也回应投资者称，该公司的HBM产品目前还处于研发阶段，已经通过初样测试。
 
由于先进制程的问题，国产芯片在先进封装方面的布局很难跟随台积电、英特尔和三星方面的技术路线，这就导致国产芯片对于HBM的需求也定然和英伟达等公司的需求不同。当然，说这些还为时尚早，目前国产HBM内存仍处于从0到1的技术攻关阶段。
 

结语

HBM因为高性能、高带宽和高存储密度的优点，在高性能计算芯片打造的过程中，具有明显的优势，打破了长期困扰高性能计算芯片发展的“内存墙”问题。相较于传统DRAM，HBM具有更高的溢价空间，这让SK海力士赚得盆满钵满。随着三星和美光在HBM、HBM3E以及未来的HBM4上持续发力，HBM市场将由一家独大，转变为“三分天下”。
 
对于国产厂商而言，HBM是打造先进封装非常重要的一环，目前国内也在积极地筹备，争取尽早实现0到1的突破。