一、相比于DDR4等產(chǎn)品，HBM在帶寬、功耗、封裝體積等方面具備明顯優(yōu)勢(shì)
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)HBM行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告（2024-2031年）》顯示，HBM（High Bandwidth Memory）意為高帶寬存儲(chǔ)器，是一種面向需要極高吞吐量的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序的DRAM，HBM 的作用類似于數(shù)據(jù)的“中轉(zhuǎn)站”，就是將使用的每一幀，每一幅圖像等圖像數(shù)據(jù)保存到幀緩存區(qū)中，等待GPU 調(diào)用。
HBM 在帶寬、功耗、封裝體積方面具備明顯優(yōu)勢(shì)。按照不同應(yīng)用場(chǎng)景，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織 JEDEC 將DRAM 分為三個(gè)類型：標(biāo)準(zhǔn) DDR、移動(dòng) DDR 以及圖形 DDR，圖形 DDR 中包括 GDDR 和 HBM。相比于標(biāo)準(zhǔn)的 DDR4、DDR5 等產(chǎn)品，以 GDDR 和 HBM 為代表的圖形 DDR 具備更高的帶寬，其中HBM 在實(shí)現(xiàn)更大帶寬的同時(shí)也具備更小的功耗和封裝尺寸。
DRAM產(chǎn)品對(duì)比
| 參數(shù) | DDR4 | DDR5 | GDDR6 | HBM |
| 帶寬(Gbps) | 中 | 高(409) | 高(576) | 最高(2400) |
| 速率(Gbps) | (204) | 6.4 | 18 | 2/2.4 |
| 顆粒/組合位寬(bits) | 3.2 | 64 | 32 | 1024 |
| 系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度 | 64 | 適中 | 高 | 最高 |
| 能耗比(mW/Gbps) | 簡(jiǎn)單 | 5 | 8 | 2 |
| 使用總成本 | 6 | 適中 | 高 | 最高 |
| 可靠性/良率 | 低高 | 高 | 中 | 低 |
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二、AI芯片所需HBM大幅提升，帶動(dòng)HBM行業(yè)整體市場(chǎng)規(guī)?？焖?/strong>擴(kuò)大
AI發(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度、存儲(chǔ)容量、能源效率都提出了更高的要求。HBM相比傳統(tǒng)采用DRAM的方式，更能滿足AI的高性能和低功耗要求，是AI時(shí)代不可或缺的產(chǎn)品。
隨著AI的快速發(fā)展，HBM的用量大幅提升，整體市場(chǎng)規(guī)?？焖贁U(kuò)大。根據(jù)數(shù)據(jù)，2023年全球AI芯片所需要的HBM達(dá)19.2億Gb，預(yù)計(jì)2024年全球AI芯片所需要的HBM達(dá)63.7億Gb，增幅高達(dá)232%，2025年增速預(yù)計(jì)仍將超過(guò)100%。
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2023年全球HBM產(chǎn)業(yè)收入達(dá)43.5億美元，預(yù)計(jì)2024年全球HBM產(chǎn)業(yè)收入快速增長(zhǎng)至183億美元，同比漲幅超過(guò)300%，2025年全球HBM產(chǎn)業(yè)收入超450億美元，漲幅仍超過(guò)100%。
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三、HBM持續(xù)迭代，高代際產(chǎn)品比例提升下出貨均價(jià)呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)
HBM目前總共有五代產(chǎn)品，分別為HBM1/2/2E/3/3E，現(xiàn)階段正開(kāi)發(fā)HBM4。2014年，SK海力士與AMD聯(lián)合開(kāi)發(fā)了全球首款硅通孔HBM產(chǎn)品；2018年，海力士發(fā)布第二代HBM產(chǎn)品HBM2，關(guān)鍵改進(jìn)是偽通道模式、用于通道的硬修復(fù)和軟修復(fù)的通道重新映射模式、防過(guò)熱保護(hù)等，數(shù)據(jù)速率和能耗均有所改善；2020年，海力士發(fā)布第三代產(chǎn)品HBM2E是HBM2的擴(kuò)展版本，與HBM2相比，HBM2E具有技術(shù)更先進(jìn)、應(yīng)用范圍更廣泛、速度更快、容量更大等特點(diǎn)，同時(shí)HBM2E的散熱性能也比HBM2高出36%；2021年10月，海力士依舊全球率先發(fā)布首款HBM3，持續(xù)鞏固其市場(chǎng)領(lǐng)先地位；2024年，海力士全球率先開(kāi)始量產(chǎn)8/12層HBM3E，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有HBM產(chǎn)品中最大的36GB容量。11月4日，海力士正式于2024年SK AI峰會(huì)上宣布開(kāi)發(fā)全球最大容量16層堆疊HBM3E；展望未來(lái)，預(yù)計(jì)HBM4 12hi（12層）產(chǎn)品將于2026年發(fā)布，而HBM4 16hi（16層）產(chǎn)品將于2027年首次亮相。
HBM五代產(chǎn)品
| 類別 | HBM1 | HBM2 | HBM2E | HBM3 | HBM3E | HBM4 | HBM4E |
| 時(shí)間 | 2014年 | 2018年 | 2020年 | 2022年 | 2024年 | 2026年 | 2028年 |
| 芯片密度 | 2Gb | 8Gb | 16Gb | 16Gb | 24Gb | TBD | TBD |
| 堆疊高度 | 4層 | 4層/8層 | 4層/8層 | 8層/12層 | 8層/12層/16層 | 12層/16層 | 16層/20層 |
| 容量 | 1GB | 4GB/8GB | 8GB/16GB | 16GB/24GB | 24GB/36GB/48GB | 36GB/48GB | 49GB-64GB |
| 帶寬 | 128GB/s | 307GB/s | 460GB/s | 819GB/s | 1.18TB/s | 1.5TB/S | 2+TB/S |
| I/O速率 | 1Gbps | 2.4Gbps | 3.6Gbps | 6.4Gbps | 8Gbps | TBD | TBD |
| 工藝 | - | 20 | 1Y,1Z | 1Z | 1α,1β | 1β，1c | - |
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隨著高代際HBM產(chǎn)品比例不斷提升，HBM出貨均價(jià)呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)。根據(jù)數(shù)據(jù)，2023年HBM3及以上代際產(chǎn)品出貨量合計(jì)約45%，2024年預(yù)計(jì)提升至82%左右。2024年HBM2、2E、3、3E（代際由低到高）價(jià)格分別為1.55、1.29、1.38、1.71美元/Gb。隨著高代際產(chǎn)品比例提升，整體HBM出貨均價(jià)呈現(xiàn)逐步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，預(yù)計(jì)2024年整體均價(jià)可達(dá)1.5美元/Gb。
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四、全球HBM市場(chǎng)由海力士、三星、美光壟斷，國(guó)產(chǎn)化值得期待
HBM市場(chǎng)由海力士、三星、美光壟斷，其中海力士份額最高。2022年，SK海力士占據(jù)HBM內(nèi)存市場(chǎng)50%的份額，三星占40%，美光占10%。海力士、三星、美光具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)2025年三星、海力士和美光仍占據(jù)主要市場(chǎng)，市場(chǎng)份額將分別為42%、45%和13%。
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從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)看，目前HBM國(guó)產(chǎn)化自供率不足1%，發(fā)展空間極大。隨著AI的發(fā)展，GPU/TPU與HBM的重要性日益凸顯，雖然美國(guó)禁止英偉達(dá)和AMD向中國(guó)出售高端GPU，我國(guó)仍有一批優(yōu)秀的企業(yè)正積極研發(fā)突破，并已可順利量產(chǎn)出具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的GPU/TPU產(chǎn)品；但在HBM領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)受制于DRAM和先進(jìn)封裝量產(chǎn)工藝，仍處于積極研發(fā)狀態(tài)，尚無(wú)大規(guī)模量產(chǎn)產(chǎn)品
基于HBM在AI發(fā)展中的重要性和國(guó)內(nèi)目前的稀缺性，國(guó)內(nèi)掌握DRAM生產(chǎn)工藝和先進(jìn)封裝工藝的各家廠商或通過(guò)自研，或通過(guò)合作的方式，積極研發(fā)HBM產(chǎn)品，HBM國(guó)產(chǎn)化值得期待。
資料來(lái)源：觀研天下整理（zlj）
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