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黃仁勳大讚的HBM是什麼?一文看懂產業鏈及沾光台廠

記憶體示意圖。圖/本報資料照片
記憶體示意圖。圖/本報資料照片

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本文重點摘要:

  1. HBM是什麼?有哪些功用?競爭者多嗎?市場狀況一覽
  2. HBM三巨頭SK海力士、三星和美光最新動態
  3. HBM大餅 哪些台廠吃得到?

在AI應用火熱帶動下,高頻寬記憶體(High Bandwidth Memory,HBM)也跟著水漲船高,黃仁勳曾提到「HBM是一項技術奇蹟」,甚至表示將投入大量資金於其中。SK海力士、三星和美光等大廠爭先恐後的推陳出新,在在顯示出HBM對記憶體領域的重要性。究竟HBM是什麼?當前的市場狀況為何?台灣有什麼概念股可關注?工商財經網為讀者一次整理。

一、HBM是什麼?有哪些功用?競爭者多嗎?

HBM是種可以用於高速運算、能運送大量資料的記憶體,且它比普通的動態隨機存取記憶體(dynamic random-access memory, DRAM)的容量更大,還能更快速的存取記憶體,讓資料能夠輕易的傳送與儲存,適用於AI伺服器、自駕車市場、高效能運算和高速網路設備等領域。若以構造來看,HBM應用了3D堆疊封裝技術將多個DRAM晶粒垂直堆疊,並以矽穿孔(Through-Silicon Via, TSV)相連,不僅提升記憶體的頻寬,也減少了過去有關功耗和體積空間的問題。

2024年的HBM市場幾乎是由三家國外大廠所壟斷,其中SK海力士約有52%的市占率,緊接其後的則是市占率42.4%的三星和5%左右的美光。以HBM的產能來看,三星、SK海力士至2024年底的HBM產能規劃最積極,三星HBM總產能至年底將達約13萬片(含TSV);SK海力士約12萬片,但產能會依據驗證進度與客戶訂單持續而有變化。

若以現階段主流產品HBM3產品市占率來看,目前SK海力士於HBM3市場比重逾9成,而三星將隨著後續數個季度的超微MI300逐季放量,持續緊追在後。另據CNBC報導引述SK海力士與美光的說法,兩業者2024年的HBM已經售罄,就連2025年的HBM產量幾乎被預訂一空。

2022~2024 HBM占DRAM產業產值比重預估。
2022~2024 HBM占DRAM產業產值比重預估。

二、HBM三巨頭SK海力士、三星和美光最新動態

展望2025年,由主要AI解決方案供應商的角度來看,HBM規格需求大幅轉向HBM3E,且將會有更多12hi的產品出現,帶動單晶片搭載HBM的容量提升。據TrendForce的預估,2024年的HBM需求位元年成長率近200%,2025年可望將再翻倍。各廠商在2024年第二季已開始針對2025年HBM進入議價,不過,受限於DRAM總產能有限,為避免產能排擠效應,供應商已經初步調漲5%~10%,包含HBM2E、HBM3與HBM3E。

輝達執行長黃仁勳於6月2日的台大演講當中正式揭露繼Blackwell架構後的下一代GPU平台Rubin,預計於2026年問世,供應鏈預估,次世代平台將導入HBM4的技術,讓容量及性能進一步提升。

SK海力士為了衝高HBM晶片產能搶攻AI商機,宣布投資20兆韓元(約145億美元)在韓國清州市興建一座DRAM廠,並與台積電簽訂生產新一代HBM晶片的合作備忘錄,透過此方案來發展HBM4或第六代HBM系列晶片,規劃自2026年開始量產。

韓媒《The Elec》引述SK海力士高層說法指出,該公司打算在2026年開始量產HBM4E,比原先規劃還提前一年達陣。分析師表示,受到AI爆炸性需求挹注,帶動高效能記憶體晶片供不應求,預料今年此類晶片供應吃緊情況將延續至明年。SK海力士HBM技術團隊負責人與研究員Kwi Wook Kim於5月13日在首爾舉行的研討會表示,隨著技術不斷進展,新一代HBM的更新週期由2年縮短到1年,第七代HBM投入量產時間由2027年提前到2026年。

有外媒曾報導三星電子的第四代HBM因過熱和耗能問題,未能通過輝達用在AI處理器的測試,因此股價下跌並引發市場關注。然而近期輝達執行長黃仁勳受訪時否認三星HBM晶片存在過熱與功耗問題,但他也坦言,輝達正在檢驗三星與美光的HBM晶片,「我們只是需要完成工程方面的作業,目前還沒有,原本希望昨天就能結束,但事與願違。」。

由於輝達占據全球AI應用的GPU市場8成左右,因此對HBM製造商來說是未來成長關鍵,攸關其名聲和獲利能力,因為未能滿足輝達的要求,意即三星可能會因此進一步落後競爭對手SK海力士和美光科技。

美光近年為了抵擋DRAM與NAND Flash晶片價格跌勢,積極投資發展HBM晶片技術,搶先在今年2月量產最新HBM3E晶片,順利搶下輝達H200 AI GPU訂單。在獲得日本政府半導體補助後,美光宣布將在日本廣島縣投資6,000億至8,000億日圓(約38億至51億美元),興建一座採用極紫外光(EUV)微影製程的先進DRAM晶片廠,最快2026年初動工,2027年底開始營運。

美光先前就曾打算在日本增設新廠,最初預定日本新廠在今年之前開始營運,明年之前開始生產先進DRAM晶片,同時進行HBM晶片研發,但前兩年記憶體晶片市況低迷讓日本建廠計畫喊卡,直到近日才重啟計畫。

HBM最新進度。
HBM最新進度。

三、HBM大餅 哪些台廠吃得到?

在SK海力士、三星和美光三分HBM天下的現況之中,台灣雖然看似缺席,但仍然有無數廠商間接參與中,從設備、封裝到代理等諸多面向默默地做出貢獻。

市場法人指出,京鼎最大客戶為應用材料,估占營收比重達8成以上,且化學氣相沉積(CVD)跟蝕刻(Etch)市占率高。近2年來,包括三星、美光及SK海力士都在衝刺HBM產能,京鼎已切入主要設備應材的蝕刻設備供應鏈,市場法人看好,今年起來的相關訂單將拉抬該公司營運表現。

從研磨技術起家的中砂於傳統產業裡華麗轉型,成為以半導體為主之材料供應商,中信投顧對其鑽石碟(DBU)的前景樂觀,並預期美光的HBM需求與其他新客戶訂單將帶動鑽石碟價量上升,讓2024年相關營收增加近30%。

提供HBM生產過程中自動化烘烤設備的志聖,計劃在未來五年內,將研發團隊人數翻倍,實現研發投入翻倍,確保技術領先和市場競爭力。

伴隨未來HBM4世代的興起,邏輯晶粒將演進至14奈米節點,SK海力士與美光將委由台積電代工生產邏輯晶粒。創意則與台積電、SK海力士三方合作成就HBM3 CoWoS平台,創意的GLink-2.5D晶粒對晶粒(Die-to-Die)介面等矽智財,運用在HBM3上面,是市場法人普遍認可的HBM受惠廠商。

封測大廠力成看好HBM封測需求強勁,已經於2023年第三季訂購設備,新機台最快今年3月進駐,經過客戶驗證之後,預期可在2024年底量產。至上則是三星在台灣地區的主力代理商,目前與國內大客戶接洽中的HBM的案子落在2024年底至2025年,金額相當龐大,對業績的貢獻度頗大。

當前台灣不僅有間接參與HBM市場的業者,亦存在著其他具備未來潛力的廠商,如華邦電、愛普*、鈺創皆在研發相關新技術,藉此搭上HBM-Like的順風車,有望成為後續市場新星。

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