HBM晶片三分天下，中國暫難突圍 - 尹德政

2024年12月7日 - 信報

美國總統拜登在任期倒數階段仍是動作多多，除了特赦兒子亨特（Hunter Biden）外，還向中國晶片業埋手，宣布再進一步加大對華半導體出口限制，涉及針對圖像處理器（GPU）好拍檔HBM（High Bandwidth Memory，高帶寬存儲器），以力壓中國人工智能（AI）發展。

HBM對大多數投資者可能較為陌生，其實HBM是DRAM晶片的一種，DRAM則是用於儲存程序和數據的半導體，其特質是讀寫速度快及擁有低延遲性，但當關閉電源時，儲存在DRAM中的數據或資料便會消失，屬於揮發性記憶體。

傳輸效率高  消「內存牆」問題

儘管DRAM讀寫速度快，但在AI年代下，數據量井噴式增長，單是AI訓練參數量每兩年便飆升410倍。雖然伺服器核心計算晶片有能力趕上，可問題在於儲存晶片與硬件互相連接的通道帶寬卻只提高30倍，即未能同步提升。換句話說，即連接的水管太窄，變成數據停留在運算或儲存晶片內，令搬運時間增加幾十倍至幾百倍，限制AI晶片發揮，形成行內稱為「內存牆」問題。

為打破「內存牆」限制，HBM便應運而生。過往DRAM儲存晶片與GPU被視為兩枚不同晶片，依賴外部連接方式，故距離較長；HBM則是將多塊DRAM堆疊向高空發展，每層DRAM晶片利用TSV（硅通孔）技術垂直貫通，隨後在「通窿」通道中心填滿導電性能強的金屬連接，每層DRAM上下通道數量連接多達1000條。由於相同面積中，HBM構建多層DRAM，同時垂直堆疊配合TSV技術減少數據傳輸距離兼大增通道，變相大大提升傳輸效率。

另一方面，HBM接口多達1024個，比傳統Graphics Double Data Rate DRAM接口多32倍，連同HBM與GPU一起封裝，形成高密度及更細體積，因此有效解決「內存牆」問題。輝達（Nvidia）近年發布多款旗艦產品，包括A100、H100、H200均搭配不同數量的HBM。

SK海力士技術領前  市佔逾半

由於HBM作為AI時代不可或缺的產品，據TrendForce統計，去年整個HBM產業規模達43.5億美元（約338.4億港元），隨着產品均價提升、需求量大，估計今年產業規模將提升至183億美元，即按年大升3.2倍；明年更料再增逾1.5倍，達至超過450億美元。

不過，HBM技術門檻極高，首先要擁有製造DRAM技術，同時亦須掌握TSV及堆疊工藝，因此HBM平均售價比一般DRAM高5倍，全球亦只有3間廠能能夠生產HBM晶片，包括南韓SK海力士、三星電子及美國的美光。其中SK海力士市佔率最多達53%，其次是三星電子，市場份額為38%，最少則是美光，只有9%。

論技術層面，目前最高端是SK海力士，該公司今年全球率先開始量產8/12層HBM3E產品，實現現有HBM產品中最大的容量。上月初SK海力士亦正式宣布開發全球最大容量16層堆疊HBM3E，技術能力遠遠放甩三星電子及美光。

內地方面，據報中國將以第三期國家集成電路產業投資基金（即大基金三期），加速研發HBM發展，但受制於DRAM和先進封裝工藝，目前HBM國產化率近乎是零。

另外，TSV工藝設備主要依賴美國晶片設備商Lam Research、應用材料等，在中美競爭加劇下，除了光刻機外，其他內地晶片設備商如中微公司（688012.SH）及北方華創（002371.SZ），技術上仍與海外有一段大距離。因此要加快提升國內技術水平，才能有望突破美國圍封格局。

原文：

https://www1.hkej.com/dailynews/investment/article/3948966/HBM%E6%99%B6%E7%89%87%E4%B8%89%E5%88%86%E5%A4%A9%E4%B8%8B+%E4%B8%AD%E5%9C%8B%E6%9A%AB%E9%9B%A3%E7%AA%81%E5%9C%8D