HBM（高带宽存储器）作为AI算力的核心载体，凭借其在带宽、容量、功耗和体积方面的显著优势，已成为高性能计算领域的关键技术。随着AI服务器需求激增，HBM市场迎来爆发式增长，产业链上下游迎来发展良机。
1、HBM——AI算力核心载体，需求持续高速增长
1.1 HBM突破内存瓶颈，性能优势突出
HBM（High Bandwidth Memory）采用TSV（硅通孔）技术将多个DRAM芯片垂直堆叠，并与GPU集成封装，突破传统GDDR内存的带宽与容量限制。相比GDDR5，HBM在相同功耗下性能提升超3倍，同时具备更高带宽、更大容量、更低功耗和更小面积等优势。
HBM的主要优势包括：
- 可扩展大容量：通过4层、8层甚至12层DRAM堆叠，结合SiP集成多叠层，实现更高内存容量；
- 低功耗：TSV与微凸块技术缩短信号路径，降低I/O电压与功耗；
- 小体积：将内存颗粒与处理器集成于SiP内，节省PCB空间。
HBM发展历程
自2014年首代HBM发布以来，技术已迭代至第五代：
- HBM1（2015）：SK海力士推出，用于AMD GPU，带宽128GB/s；
- HBM2（2016）：JEDEC发布标准，三星量产4GB/8GB产品；
- HBM2E（2020）：支持8层堆叠，SK海力士产品成为当时最快DRAM方案，现为市场主流；
- HBM3（2022）：JEDEC发布标准，支持32通道与片上ECC，SK海力士率先推出，容量为HBM2E的1.5倍，带宽翻倍；
- HBM3E（2024）：三星、美光、SK海力士相继量产，美光产品已用于英伟达H200。
据TrendForce数据，2023年HBM3需求占比达39%，HBM2E占50%；预计2024年HBM3占比将升至60%，成为主流。
1.2 AI算力驱动HBM需求爆发
随着AI在云端服务、智能制造、金融、医疗及智能驾驶等领域的渗透，AI服务器与高端GPU需求持续攀升，推动HBM市场规模扩大。相较于传统DRAM，HBM具备高带宽、低延迟、高容量与低功耗特性，更适用于ChatGPT等AIGC模型的训练与推理场景。
目前，AI训练服务器普遍采用NVIDIA A100/H100等中高端GPU，HBM渗透率接近100%；推理端随着模型复杂化，中高端GPU应用趋势明确，HBM渗透率有望进一步提升。
TrendForce预测，2023年全球AI服务器出货量近120万台，同比增长38.4%，占整体服务器出货量约9%；到2026年占比将提升至15%，2022–2026年复合增长率达22%。
2024年，Microsoft、Google、AWS、Meta对高端AI服务器的需求占比分别为20.2%、16.6%、16%和10.8%，合计超60%。
1.3 HBM加速迭代，存储大厂积极扩产
2022年HBM市场格局为：SK海力士50%、三星40%、美光10%。SK海力士凭借先发优势，为英伟达供应HBM3，保持领先；2024年起，三星扩大对英伟达HBM3供应，美光批量生产HBM3E，二者市场份额有望提升。
厂商最新进展：
- SK海力士：全球首款HBM开发者，已量产HBM3E，计划2024年上半年投产，2026年推出HBM4；
- 三星：2022年量产HBM3，2024年发布HBM3E，已向客户送样，预计2024年下半年大规模量产；
- 美光：跳过HBM3，直接布局HBM3E，2023年9月发布，2024年2月起批量生产，24GB 8-High HBM3E将用于英伟达H200，2024年Q2开始供货。
产能扩张方面：
- SK海力士：2024年HBM产能同比翻倍，计划在美国建厂，并与铠侠在日本合作生产，2024年资本支出达10万亿韩元（同比增长近70%）；
- 三星：2024年HBM产量较2023年增长2.5倍，2025年再翻倍，已收购韩国天安厂区用于HBM生产；
- 美光：2024年资本开支75–80亿美元，重点投入HBM量产，2023年11月在台中设立新厂，专注HBM3E大规模生产。
2、HBM制造工艺演进，上游设备材料迎来发展良机
2.1 HBM制造带来额外技术需求，TSV、键合成关键工艺
HBM由多层DRAM与逻辑芯片垂直堆叠构成，通常通过CoWoS等2.5D封装工艺与GPU/CPU集成。制造流程包括前道晶圆制造、TSV、Bumping、堆叠、键合与封装等环节。
TSV（硅通孔）：在硅晶圆上打孔实现垂直互连，缩短信号路径、提升密度与带宽。工艺包括深槽刻蚀、绝缘层与金属层沉积、CMP抛光等，主要由前道晶圆厂完成。
Bumping（凸块）：在晶圆正反面制作凸块，用于Flip Chip封装与堆叠连接。涉及PVD、电镀、光刻、回流焊等工艺，HBM需双面布凸块。
减薄与临时键合：为暴露TSV铜柱，需将晶圆背面研磨减薄，对工艺精度要求极高。临时键合用于保护超薄晶圆，解键合后进入堆叠环节。
堆叠与键合工艺：
- TC-NCF：热压键合+非导电膜填充，三星HBM3E采用，适合高精度、小间距；
- MR-MUF：批量回流焊+模制底部填充，SK海力士采用，效率高，可一次性完成多层连接；
- Hybrid Bonding（混合键合）：铜对铜、绝缘层对绝缘层直接贴合，无需填充材料，实现更高密度与更薄厚度，未来有望应用于HBM。
根据3D InCities测算，4层HBM成本中，TSV创建占18%、TSV暴露占12%、封装（以TCB计）占15%，前端与后端工艺各占20%。
2.2 海内外HBM产能建设加快，驱动上游设备订单增长
HBM制造大量使用前道工艺，如刻蚀、沉积、光刻、电镀、CMP等，推动相关设备需求上升。
减薄机：HBM需超薄晶圆（可达12层堆叠），对减薄设备要求严苛。全球市场由日本DISCO、东京精密主导，国内华海清科已实现减薄设备突破，部分产品获订单。
测试设备：包括CP测试与FT测试，需探针台、测试机等。HBM高密度、高速接口增加测试难度，对设备性能要求更高。
电镀设备：用于TSV、Bumping、RDL等金属化工艺，全球市场约8亿美元。前道由Lam Research垄断，后道有AMAT、Ebara、ASMP等。国内盛美上海已实现销售突破。
直写光刻机：用于高精度对准的先进封装场景，避免光刻胶翘曲。全球市场超8亿美元，KLA（Orbotech）为主导，国内芯碁微装已在先进封装领域取得突破。
贴片固晶机（Die Attach）：用于倒装键合，全球市场约16亿美元，Besi、ASMPT、K&S等主导。HBM常用TCB与MR方法。
混合键合设备：异构集成核心技术，分为D2D、D2W、W2W三种模式。全球由EV Group、Besi主导，国内拓荆科技、芯源微、上海微电子正在布局。
2.3 HBM扩产拉动上游材料需求，国产替代空间广阔
HBM制造涉及多种关键材料，国产化进程加速。
环氧塑封料：用于MR-MUF工艺，兼具塑封与底部填充功能。SK海力士采用改进型材料以应对薄型化挑战。全球由住友电木、日立化成主导，国内华海诚科、衡所华威在传统封装领域已实现替代，先进封装仍在突破中。
封装基板：用于2.5D封装中的电气连接与支撑。ABF载板为高性能计算芯片（CPU/GPU/FPGA）标配，主要由日本味之素供应。全球市场集中度高，欣兴、揖斐电、三星电机为主力，中国大陆深南电路、兴森科技等合计占比约5%。
电镀化学品：电镀液含主盐、添加剂等，直接影响镀层质量。2023年全球市场规模约9.9亿美元，预计2027年达12亿美元。铜互连电镀占6亿以上，先进封装镀铜超3亿。国内上海新阳、艾森股份在封装领域国产化率超50%，传统封装超75%。
光刻材料：
- 光刻胶：先进封装多用g/i线，全球市场由TOK、JSR、杜邦、信越化学主导。国内彤程新材、徐州博康、晶瑞电材已有突破；
- PSPI：用于绝缘保护层，全球市场超3亿美元，Toray主导，国内强力新材、鼎龙股份逐步突破。
3、HBM产业链部分国产厂商梳理
3.1 设备厂商
芯碁微装：国内领先直写光刻设备商，产品覆盖PCB、IC载板、先进封装等领域。WLP系列产品支持8/12英寸晶圆封装，NEX系列应用于Mini LED封装，正拓展至Micro-LED与引线框架领域。
精智达：专注于显示检测设备，逐步拓展至存储测试领域。已布局DRAM测试机、探针卡、老化修复系统，部分探针卡实现批量销售，测试设备进入验证阶段。
赛腾股份：通过收购Optima切入半导体检测领域，产品覆盖晶圆正/背面、边缘、Notch检测，客户涵盖全球一线晶圆厂，技术积累深厚，受益于国产替代进程。
3.2 材料厂商
兴森科技：国内IC封装基板先行者，产品涵盖CSP、FC-CSP、SiP、PBGA等，最小线宽/线距15/15μm。珠海FCBGA项目已试产，广州项目进入内部测试阶段，逐步推进高端基板国产化。
华海诚科：国内环氧塑封料龙头，SOT/SOP类产品已替代外资，QFN系列通过长电、通富微电验证并小批量销售。FC底填胶、液态塑封料（LMC）及先进封装材料正逐步突破。
雅克科技：通过并购布局半导体前驱体、电子特气、硅微粉等材料。前驱体产品覆盖High-K、金属、硅类，满足DRAM 1b nm、NAND 200X层、逻辑3nm制程需求，客户包括SK海力士、三星、台积电、长江存储等。
3.3 存储厂商
香农芯创：原从事电子元器件分销，2023年联合大普微成立海普存储，进军企业级SSD领域。目标打破国际厂商垄断，推进国产替代。预计2026年中国企业级SSD市场规模达669亿元，PCIe SSD占比将达89.3%。
佰维存储：覆盖嵌入式、消费级、工业级存储及先进封测服务。积极布局晶圆级先进封装，拟投入12亿元构建先进封测能力，顺应后摩尔时代技术趋势。Yole预测2027年全球先进封装市场规模达650亿美元，2021–2027年CAGR为9.6%。
3.4 封测厂商
通富微电：全球领先的封测服务商，产品覆盖AI、HPC、5G、汽车电子等领域。作为AMD最大封测供应商（占比超80%），受益于MI300等AI芯片放量。AMD收购赛灵思后强化CPU+GPU+FPGA布局，协同效应将带动产业链发展。