《電子行業人工智能系列專題報告(二):HBM算力卡核心組件國內產業鏈有望受益-240822(26頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《電子行業人工智能系列專題報告(二):HBM算力卡核心組件國內產業鏈有望受益-240822(26頁).pdf(26頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 證券研究報告證券研究報告 行業研究行業研究 行業深度行業深度 電子電子 行業研究行業研究/行業行業深度深度 HBM 算力卡核心組件,國內產業鏈有望受益算力卡核心組件,國內產業鏈有望受益 人工智能系列專題報告(人工智能系列專題報告(二二)核心觀點核心觀點 大模型催生對高性能存儲的需求,大模型催生對高性能存儲的需求,HBM 有望隨著智算中心建設而有望隨著智算中心建設而受受益益。2021 年 SK Hynix 開發出全球首款 HBM3 產品,并于 2022 年量產。HBM3 是第四代 HBM 技術,由多個垂直連接的 DRAM 芯片組合而成,作為高價值產品其主要是提高數據處理速度。HBM3 能夠每秒
2、處理 819GB 的數據,與上一代 HBM2E 相比,速度提高了約 78%。SK Hynix 已為英偉達供應 HBM3,搭配英偉達的 H100 計算卡;并已開發出 HBM3E,預計將應用于 GH200 計算卡。我們認為,HBM3 將搭載于高性能數據中心,有望適用于提高人工智能生成相關的機器學習,故其應用標志著高性能存儲在數據中心的應用迎來新時代。HBM3 和和 HBM3E 或將成為主流,或將成為主流,預計預計 2024 年市場規模將達年市場規模將達 25 億美億美元。元。TrendForce 表示,從高階 GPU 搭載的 HBM 來看,英偉達高階GPU H100、A100 主要采用 HBM2e
3、、HBM3。隨著英偉達的 A100/H100、AMD 的 MI200/MI300、谷歌自研的 TPU 等需求逐步提升,預估 2023年 HBM 需求量將同比增長 58,2024 年有望再增長約 30。根據Mordor Intelligence 預測,預計 2024 年高帶寬內存市場規模為 25.2 億美元,到 2029 年將達到 79.5 億美元,2024-2029 年年復合增長率為25.86%。我們認為,隨著需求不斷擴張,原廠產能持續釋放,HBM 產業有望持續受益。HBM 或存在二元催化,一是高端芯片國產替代大趨勢,二是算力芯或存在二元催化,一是高端芯片國產替代大趨勢,二是算力芯片需求上漲。
4、片需求上漲。我們認為美光事件或利好存儲芯片國產化,國內存儲廠商將同時受益于供應鏈國產份額的提升及存儲芯片行業的景氣周期復蘇。各地相繼出臺支持算力發展相關政策,帶動硬件建設需求。中長期來看,我們認為存在三因素共振:存儲周期回暖、國產推進順利以及消費領域新增量。HBM 與 SiP 系統級封裝技術關聯密切,受益于國內封裝廠在先進封裝領域的技術沉淀,國產 HBM 有望迎來快速放量。投資建議投資建議 AI 算力需求增長有望推動算力需求增長有望推動存儲產業存儲產業加速發展,加速發展,HBM 在目前的在目前的高端算高端算力卡中為重要組件力卡中為重要組件,產品迭代加速產品迭代加速和和訂單充沛訂單充沛有望使得國
5、內有望使得國內產業鏈產業鏈深深度受益,建議關注度受益,建議關注國內國內 HBM 產業鏈產業鏈相關相關廠商廠商:聚辰股份:擁有完整聚辰股份:擁有完整 SPD 產品組合和技術儲備。產品組合和技術儲備。與瀾起科技合作開發配套 DDR5 內存模組的 SPD 產品。瀾起科技:為瀾起科技:為 DDR5 內存接口芯片全球三家供應商之一。內存接口芯片全球三家供應商之一??商峁?DDR2到 DDR5 內存緩沖解決方案。聯瑞新材:聯瑞新材:配套供應 HBM 封裝材料 GMC 所用球硅和 Low 球鋁。賽騰股份:賽騰股份:公司升級晶圓邊緣檢測系統,完善了對 HBM、TSV 制程工藝的不良監控。華海誠科:華海誠科:環
6、氧塑封料行業排名前列。HBM 相關 GMC 產品已通過客戶驗證,現處于送樣階段。壹石通:壹石通:公司高端芯片封裝用 Low-球形氧化鋁產品有望在 2024 年批量出貨,可用于 HBM 封裝。風險提示風險提示 中美貿易摩擦加劇、下游終端需求不及預期、國產替代不及預期等。增持增持 (維持維持)行業:行業:電子電子 日期:日期:yxzqdatemark 分析師:分析師:陳宇哲陳宇哲 E-mail: SAC編號:編號:S1760523050001 近近一年一年行業行業與滬深與滬深 300 比較比較 資料來源:Wind,甬興證券研究所 相關報告:相關報告:企業級需求支撐 NAND 價格,三星電子開發定制
7、 HBM 2024 年 07 月 15 日 HBM 產能售罄至 2025 年,美光 1 DRAM 試產順利 2024 年 07 月 09 日 CoWoS 技術引領先進封裝,國內OSAT 有望受益 2024 年 03 月 15 日 -40%-30%-20%-10%0%10%07/2309/2312/2302/2404/2407/24電子滬深3002024年08月22日2024年08月22日行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 2 正文目錄正文目錄 1.高帶寬存儲(高帶寬存儲(HBM)算力)算力 GPU 核心硬件核心硬件.3 1.1.HBM 是高性能計
8、算卡的核心組件之一.3 1.2.高端芯片國產替代,政策支持算力產業.4 1.3.三因素共振,存儲周期回暖、國產推進順利、消費領域增量.5 2.HBM 是新一代是新一代 DRAM 技術,顯著提升數據處理速度技術,顯著提升數據處理速度.5 2.1.多年迭代,HBM3 擁有超過 1TB/s 總帶寬.7 2.2.SK Hynix 和美光并驅爭先 HBM3E.12 2.3.核心技術硅通孔(TSV)提升存儲系統性能和容量.14 2.4.機器學習和 PVT 感知優化 HBM.15 3.市場規模增速快,三大巨頭競爭激烈市場規模增速快,三大巨頭競爭激烈.17 3.1.2028 年全球市場規?;蜻_ 63.2 億美
9、元.17 3.2.SK Hynix、三星、美光三足鼎立.17 4.建議關注建議關注.19 4.1.聚辰股份.19 4.2.瀾起科技.19 4.3.聯瑞新材.22 4.4.賽騰股份.22 4.5.華海誠科.23 4.6.壹石通.23 5.風險提示風險提示.24 圖目錄圖目錄 圖圖 1:SK Hynix 12 層層 HBM3 產品提供產品提供 24GB 容量容量.3 圖圖 2:HBM 對比對比 GDDR5.6 圖圖 3:各代各代 HBM 產品的數據傳輸路徑配置產品的數據傳輸路徑配置.6 圖圖 4:HBM 堆疊結構示意堆疊結構示意.7 圖圖 5:JEDEC 定義的三類定義的三類 DRAM 標準標準.
10、8 圖圖 6:HBM1(第一代)(第一代).9 圖圖 7:AMD R9 Fury X 主要參數主要參數.9 圖圖 8:HBM2(第二代)(第二代).10 圖圖 9:HBM2E(第三代)(第三代).10 圖圖 10:HBM3(第四代)(第四代).11 圖圖 11:HBM 歷代技術性能對比歷代技術性能對比.12 圖圖 12:SK HynixHBM3E.13 圖圖 13:美光美光 HBM3E.13 圖圖 14:美光美光 HBM3E 性能提升性能提升.13 圖圖 15:SK HynixTSV 技術示意技術示意.14 圖圖 16:SK HynixTSV 應用于應用于 HBM 示意示意.15 圖圖 17:
11、SK Hynix 基于機器學習技術的信號線路優化基于機器學習技術的信號線路優化.16 圖圖 18:SK HynixPVT 感知時序優化技術感知時序優化技術.16 圖圖 19:Mordor Intelligence 預測高帶寬內存市場規模預測高帶寬內存市場規模.17 圖圖 20:HBM 龍頭龍頭 SK Hynix 的供應鏈的供應鏈.18 圖圖 21:瀾起科技瀾起科技 PCIe 芯片應用場景芯片應用場景.21 圖圖 22:瀾起科技瀾起科技 CXL 內存擴展控制器(內存擴展控制器(MXC)芯片應用場景)芯片應用場景.22 表目錄表目錄 表表 1:目前搭載目前搭載 HBM 和和 GDDR 的相關的相關
12、 GPU.4 表表 2:JEDEC 發布發布 HBM3 高帶寬內存標準更新高帶寬內存標準更新.11 表表 3:瀾起科技瀾起科技 DDR5 內存接口芯片產品列表內存接口芯片產品列表.20 9WeZaYfVaVfYfVfVbRcM7NmOqQsQmQfQrRyQeRtRqObRpOqQuOmMrNwMrNqR行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 3 1.高帶寬存儲(高帶寬存儲(HBM)算力算力 GPU 核心硬件核心硬件 1.1.HBM 是是高性能計算高性能計算卡的核心組件之一卡的核心組件之一 生成式人工智能大模型催生對高性能存儲的需求,生成式人工智能大
13、模型催生對高性能存儲的需求,我們認為我們認為 HBM 需需求有望隨著智算中心的快速建設而攀升。求有望隨著智算中心的快速建設而攀升。根據 SK Hynix 官網資料,2021 年SK Hynix 開發出全球首款第三代 HBM DRAM,并于 2022 年量產。HBM3是第四代 HBM(High Bandwidth Memory)技術,由多個垂直連接的 DRAM芯片組合而成,作為高價值產品其主要是提高數據處理速度。HBM3 能夠每秒處理 819GB 的數據,與上一代 HBM2E 相比,速度提高了約 78%。我們認為,HBM3 將搭載于高性能數據中心,有望適用于提高人工智能生成相關的機器學習,故其應
14、用標志著高性能存儲在數據中心的應用迎來新時代。圖圖1:SK Hynix 12 層層 HBM3 產品提供產品提供 24GB 容量容量 資料來源:SK Hynix官網,甬興證券研究所 SK Hynix 已為英偉達供應已為英偉達供應 HBM3,搭配英偉達的,搭配英偉達的 H100 計算計算卡;卡;并并已已開開發出發出 HBM3E,預計將應用于預計將應用于 GH200 計算卡計算卡。根據英偉達官網資料顯示,H100 GPU 已使用 188GB HBM。根據半導體產業縱橫援引 Business Korea報道,2023 年 6 月,SK Hynix 已收到英偉達的下一代 HBM3E DRAM 樣品請求,
15、英偉達宣布其采用增強型 HBM3E DRAM 應用于新一代加速卡GH200 GPU。在速度方面,HBM3E 每秒可處理高達 1.15 TB 的數據,相當于每秒處理 230 多部 5GB 大小的全高清電影。此外,HBM3E 采用先進質量回流成型底部填充(MR-MUF)尖端技術,散熱性能提高了 10%。根據Sk Hynix 官網報道,公司率先成功量產超高性能用于 AI 的存儲器新產品HBM3E,將在 2024 年 3 月末開始向客戶供貨。HBM 市場成長率高,市場成長率高,HBM3 和和 HBM3E2024 年年或將成為市場主流,或將成為市場主流,預預計計 2024 年市場規模將達到年市場規模將達
16、到 25 億美元。億美元。根據電子發燒友網援引 TrendForce集邦報告,為順應 AI 加速器芯片需求演進,各原廠計劃于 2024 年推出新產品 HBM3E,預期 HBM3 與 HBM3E 將成為 2024 年市場主流。HBM3E 將由 24Gb mono die 堆棧,在 8 層(8Hi)的基礎下,單顆 HBM3E 容量將提升至行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 4 24GB。除英偉達外,Google 與 AWS 正著手研發次世代自研 AI 加速芯片,將采用 HBM3 或 HBM3E。根據財聯社援引 TrendForce 報告,從高階 GP
17、U搭載的HBM來看,英偉達高階GPU H100、A100主要采用HBM2e、HBM3。隨著英偉達的 A100/H100、AMD 的 MI200/MI300、谷歌自研的 TPU 等需求逐步提升,預估 2023 年 HBM 需求量將同比增長 58,2024 年有望再增長約 30。根據 Mordor Intelligence 預測,預計 2024 年高帶寬內存市場規模為 25.2 億美元,到 2029 年將達到 79.5 億美元,2024-2029 年年復合增長率為 25.86%。我們認為,隨著需求不斷擴張,原廠產能持續釋放,HBM 產業有望持續受益。表表1:目前搭載目前搭載 HBM 和和 GDDR
18、 的相關的相關 GPU 計算卡名稱 存儲技術 存儲速度 存儲總線 存儲帶寬 發行日期 AMD Radeon R9 Fury X HBM1 1.0 Gbps 4096-bit 512 GB/s 2015 NVIDIA GTX 1080 GDDR5X 10.0 Gbps 256-bit 320 GB/s 2016 NVIDIA Tesla P100 HBM2 1.4 Gbps 4096-bit 720 GB/s 2016 NVIDIA Titan XP GDDR5X 11.4 Gbps 384-bit 547 GB/s 2017 AMD RX Vega 64 HBM2 1.9 Gbps 2048-
19、bit 483 GB/s 2017 NVIDIA Titan V HBM2 1.7 Gbps 3072-bit 652 GB/s 2017 NVIDIA Tesla V100 HBM2 1.7 Gbps 4096-bit 901 GB/s 2017 NVIDIA RTX 2080 Ti GDDR6 14.0 Gbps 384-bit 672 GB/s 2018 AMD Instinct MI100 HBM2 2.4 Gbps 4096-bit 1229 GB/s 2020 NVIDIA A100 80GB HBM2e 3.2 Gbps 5120-bit 2039 GB/s 2020 NVIDI
20、A RTX 3090 GDDR6X 19.5 Gbps 384-bit 936 GB/s 2020 AMD Instinct Ml200 HBM2e 3.2 Gbps 8192-bit 3200 GB/s 2021 NVIDIA RTX 3090 Ti GDDR6X 21.0 Gbps 384-bit 1008 GB/s 2022 AMD Instinct MI300 HBM3 滿血 6.4 Gbps 8192-bit 5000 GB/s 2023 NVIDIA H100 HBM3 滿血 6.4 Gbps 8192-bit 5000 GB/s 2023 資料來源:奎芯科技,甬興證券研究所 1.
21、2.高端芯片高端芯片國產替代,政策國產替代,政策支持算力產業支持算力產業 我們認為,HBM 或存在諸多催化因素,核心邏輯可從以下兩方面出發,一方面是高端芯片國產替代的大趨勢,另一方面是在人工智能發展的大背景下算力芯片需求上漲,各地紛紛出臺相關政策支持算力產業,HBM 作為算力 GPU 的核心組件有望持續受益。存儲芯片國產替代進程加速,存儲芯片國產替代進程加速,HBM 屬于高端存儲芯片屬于高端存儲芯片。2023 年 5 月21 日中國宣布美國芯片制造商美光公司在華銷售的產品未通過網絡安全審查。我們認為,從短中期來看,三星、海力士及其他本土存儲廠商的產品可以替代美光的空缺,因此對國內存儲供應鏈影響
22、有限。但從長遠來看,信息供應鏈安全意義重大,我們認為利好存儲芯片國產化,國內存儲廠商將同時受益于供應鏈國產份額的提升及存儲芯片行業的景氣周期復蘇。各地相繼出臺支持算力發展相關政策,帶動硬件建設需求各地相繼出臺支持算力發展相關政策,帶動硬件建設需求;HBM 受益受益于算力規模爆發,市場規模增速將高于存儲芯片平均水平于算力規模爆發,市場規模增速將高于存儲芯片平均水平。2023 年 5 月 30日,市政府辦公廳發布的 北京市促進通用人工智能創新發展的若干措施提出,高效推動新增算力基礎設施建設。加快建設北京人工智能公共算力中心、北京數字經濟算力中心,形成規?;冗M算力供給能力,支撐千億級參行業深度報告
23、行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 5 數量大模型研發。2023 年 5 月 30 日,上海市發展改革委印發的上海市加大力度支持民間投資發展若干政策措施 提出,充分發揮人工智能創新發展專項等引導作用,支持民營企業廣泛參與數據、算力等人工智能基礎設施建設。1.3.三因素共振,三因素共振,存儲周期回暖存儲周期回暖、國產推進順利國產推進順利、消費領域增量消費領域增量 存儲板塊價格逐漸存儲板塊價格逐漸上升上升,疊加,疊加 AI 算力需求爆發,存儲芯片回暖速度算力需求爆發,存儲芯片回暖速度高高于預期。于預期。存儲芯片價格向上拐點初顯,或將迎來量價齊升。根據 i Res
24、earch援引日經新聞報道,2024 年 1 月指標性產品 DDR4 8Gb 批發價為每個 1.85美元左右,較 2023 年 12 月上漲 9%,容量較小的 4Gb 產品價格為每個 1.40美元左右,較前一個月上漲 8%;主要系由于因中國客大陸戶接受存儲器廠商的漲價要求,帶動在智慧手機、PC、資料中心服務器上用于暫時儲存數據的 DRAM 價格連續三個月上漲。根據科創板日報援引中國臺灣經濟日報報道,英特爾新一代消費型筆電平臺 Meteor Lake于 2023 年第四季度問世,搭載的 DRAM 由目前主流 DDR4 升級為 DDR5;標志 DDR5 時代來臨,有望扭轉存儲器市況長期低迷。倪光南
25、院士提到,預計到 2025 年,中國數據產生量將達到 48.6ZB,超越美國成為全球第一大數據產生國。但從人均數據存儲量來看,中國仍有非常大的提升空間。HBM 與與 SiP 系統級封裝技術關聯密切,受益于國內封裝廠在先進封裝系統級封裝技術關聯密切,受益于國內封裝廠在先進封裝領域的技術沉淀,國產領域的技術沉淀,國產 HBM 有望迎來快速放量。有望迎來快速放量。根據 SK 海力士官網資料,高帶寬存儲器(HBM)是一項先進的高性能技術,它通過使用硅通孔(TSV)垂直堆疊多個 DRAM,可顯著提升數據處理速度。我們認為,封裝技術核心為硅通孔 TSV 以及 RDL 重布線,目前國內部分封測廠商具備此項技
26、術,或將持續受益。HBM 應用領域向消費電子延伸速度加快,市場空間應用領域向消費電子延伸速度加快,市場空間較較大。大。我們認為,在汽車領域隨著 ADAS 發展,汽車攝像頭數量增加從而致使數據傳輸量或將快速增長,攝像頭與處理器間需更大帶寬,HBM 需求或將提升。在AR/VR/MR 領域,攝像頭、顯示器與 GPU 等處理器互傳數據,HBM 可助力提升帶寬。我們認為,由于目前 HBM 價格較高,鑒于消費類設備對于價格具有高敏感性,HBM 使用較少。所以我們認為,未來隨著成本端下降,HBM 可提供更多內存解決方案,有望進一步打開消費電子市場。2.HBM 是新一代是新一代 DRAM 技術,顯著提升數據處
27、理速度技術,顯著提升數據處理速度 HBM(High Bandwidth Memory)高帶寬存儲器,被視作是新一代)高帶寬存儲器,被視作是新一代DRAM 技術技術,對比,對比 GDDR5 具備具備較大較大優勢優勢。我們認為,隨著 DRAM 技術升級迭代,目前 HBM 是 3D DRAM 的主要代表產品。根據 SK Hynix 官網資料,高帶寬存儲器(HBM)是一項先進的高性能技術,它通過使用硅通孔行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 6(TSV)垂直堆疊多個 DRAM,可顯著提升數據處理速度。這一突破性存儲器解決方案采用了先進的封裝方法,通過 DR
28、AM 中的數千個微孔將上下芯片垂直互連。得益于這一封裝工藝,HBM 產品的性能有所提高,同時尺寸有所減小。圖圖2:HBM 對比對比 GDDR5 資料來源:AMD,甬興證券研究所 HBM 是是下一代存儲器技術,下一代存儲器技術,其其為攻克存儲器領域面臨的關鍵問題提供為攻克存儲器領域面臨的關鍵問題提供了解決方案。了解決方案。根據 SK 海力士官網資料,在典型的 DRAM 中,每個芯片有八個 DQ 引腳,也就是數據輸入/輸出引腳。在組成 DIMM3 模塊單元之后,共有 64 個 DQ 引腳。然而,隨著系統對 DRAM 和處理速度等方面的要求有所提高,數據傳輸量也在增加。因此我們認為,典型 DRAM
29、的 DQ 引腳數量已無法保證數據能夠順利通過,故 HBM 應運而生,并且 HBM 內部的數據傳輸路徑隨著每一代產品的發展而顯著增長。圖圖3:各代各代 HBM 產品的數據傳輸路徑配置產品的數據傳輸路徑配置 資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 HBM 可在極短距離內通信,實現低功耗、高速的數據傳輸??稍跇O短距離內通信,實現低功耗、高速的數據傳輸。根據 SK行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 7 海力士官網資料,由于采用了系統級封裝(SIP)和硅通孔(TSV)技術,它擁有高達 1024 個 DQ 引腳,但其外形尺寸(指物理面積)卻比標準 DRA
30、M小 10 倍以上。由于傳統 DRAM 需要大量空間與 CPU 和 GPU 等處理器通信,而且它們需要通過引線鍵合或 PCB 跡線進行連接,因此 DRAM 不可能對海量數據進行并行處理。相比之下,HBM 產品可以在極短距離內進行通信,這就需要增加 DQ 路徑。這些 HBM 技術顯著加快了信號在堆疊 DRAM之間的傳輸速度,實現了低功耗、高速的數據傳輸。圖圖4:HBM 堆疊堆疊結構結構示意示意 資料來源:AMD,甬興證券研究所 2.1.多年迭代,多年迭代,HBM3 擁有擁有超過超過 1TB/s 總帶寬總帶寬 HBM 屬于圖形屬于圖形 DDR,主要用于高性能應用,主要用于高性能應用。根據半導體行業
31、觀察報道,JEDEC 定義了三種主要類型的 DRAM:標準內存的雙倍數據速率(DDRx);低功耗 DDR(LPDDRx),主要用于移動或電池供電設備;圖形 DDR(GDDRx),最初是為高速圖形應用程序設計的,但也用于其他應用程序,以及高帶寬內存(HBMx),主要用于高性能應用,包括 AI 或數據中心。根據和信息化部電子第五研究所在高帶寬存儲器的技術演進和測試挑戰文中提到,隨著集成電路工藝技術的發展,3D 和 2.5D 系統級封裝(SiP)和硅通孔(TSV)技術日益成熟,為研制高帶寬、大容量的存儲器產品提供了基礎。國際電子元件工業聯合會(JEDEC)先后制定了 3 代、多個系列版本的高帶寬存儲
32、器(HBM、HBM2、HBM2E、HBM3)標準。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 8 圖圖5:JEDEC 定義的三類定義的三類 DRAM 標準標準 資料來源:Synopsys,甬興證券研究所 AMD 自自 2009 年開始,就著手年開始,就著手 HBM 的研發工作,并與的研發工作,并與 SK Hynix 在內在內的眾多業界合作伙伴一起完成了的眾多業界合作伙伴一起完成了 HBM 的最終落地。的最終落地。根據半導體行業觀察援引 AMD 事業群 CTO Joe Macri 表述,顯存面臨的關鍵問題就是顯存帶寬,其取決于顯存的位寬和頻率。位寬由 GP
33、U 決定的,太高會嚴重增大 GPU 芯片面積和功耗,所以高端顯卡一直停留在 384/512 位。同時,GDDR5 的頻率已經超過 7GHz,提升空間較小。另外,GDDR5 都面臨著“占地面積”的問題,即顯存顆粒圍繞在 GPU 芯片周圍已經是固定模式。為解決上述問題,HBM 應運而生。我們認為,HBM 利用 TSV 技術打造立體堆棧式的顯存顆粒,通過硅中介層讓顯存連接至 GPU 核心,完成顯存位寬和傳輸速度的提升。2013 年,經過多年研發后,年,經過多年研發后,AMD 和和 SK Hynix 終于推出了終于推出了 HBM 這項這項全新技術全新技術,但存在成本過高的問題,但存在成本過高的問題。根
34、據半導體行業觀察報道,HBM1 的工作頻率約為 1600 Mbps,漏極電源電壓為 1.2V,芯片密度為 2Gb(4-hi),其帶寬為 4096bit,遠超 GDDR5 的 512bit。除了帶寬外,HBM 對 DRAM 能耗的影響同樣重要,同時期的 R9 290X 在 DRAM 上花費了其 250W 額定功耗的 15-20%,即大約 38-50W 的功耗,算下來 GDDR5 每瓦功耗的帶寬為 10.66GB/秒,而 HBM 每瓦帶寬超過 35GB/秒,每瓦能效提高了 3 倍。此外,由于GPU核心和顯存封裝在了一起,還能一定程度上減輕散熱的壓力,原本是一大片的散熱區域,濃縮至一小塊,散熱僅需針
35、對這部分區域,原本動輒三風扇的設計,可以精簡為雙風扇甚至是單風扇,變相縮小了顯卡的體積。8GB HBM2 的成本約 150 美元,硅中介層成本約 25 美元,總計 175 美元,同時期的 8GB GDDR5 僅需 52 美元,在沒有考慮封測的情況下,HBM成本已經是 GDDR 的三倍左右。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 9 圖圖6:HBM1(第一代)(第一代)資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 2015 年年 6 月,月,AMD 帶來帶來 Radeon R9 Fury X 和和 R9 Nano,這兩張顯卡,這兩張顯卡均采用了代號為“均
36、采用了代號為“Fiji”的”的 GPU 核心和核心和 HBM 堆棧式顯存堆棧式顯存。根據超能網報道,R9 Fury X 搭載 4GB/4096-bit HBM 顯存,頻率則是 500MHz,帶寬高達512GB/s。Fiji 處理器為 AMD Radeon Fury 顯卡提供動力。我們認為,這為系統集成商采用 HBM 作為高帶寬,低功耗產品的內存解決方案提供了一種新的思路。圖圖7:AMD R9 Fury X 主要參數主要參數 資料來源:超能網,甬興證券研究所 2018 年發布的年發布的 HBM2 為第二代產品,新增多項增強型功能。為第二代產品,新增多項增強型功能。根據 SK Hynix,第二代
37、HBM 產品 HBM2 于 2018 年發布,其中一項關鍵的改進是偽通道模式(Pseudo Channel mode)。該模式將一個通道(channel)分為兩個單獨的 64 位(bit)I/O 子通道,從而為每個存儲器的讀寫訪問提供 128 位預取。偽通道模式可優化內存訪問并降低延遲,從而提高有效帶寬。HBM2 的其他改進包括用于通道的硬修復和軟修復的通道重新映射模式以及防過熱保護等。得益于這些新技術以及更高的有效帶寬,HBM2 在數據速率(data-rate)行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 10 方面較 HBM1 具有更高的能效。圖圖8:
38、HBM2(第二代)(第二代)資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 2020 年年 SK Hynix 發布第三代產品發布第三代產品 HBM2E。根據 SK Hynix,其為首家開始批量生產 HBM2E 的存儲器供應商,HBM2E 是 HBM2 的擴展版本。HBM2E 于 2020 年發布,間隔 HBM2 的發布距離兩年。與 HBM2 相比,HBM2E 具有技術更先進、應用范圍更廣泛、速度更快、容量更大等特點。通過硅通孔技術垂直堆疊8個16Gb芯片,HBM2E的容量為16Gb,是HBM2的兩倍。最初發布時,HBM2E 共包含 1024 個數據 I/O(輸入/輸出),處理速度達 3.6Gbps
39、,每秒可處理 460GB 的數據,是當時業界最快的存儲器解決方案。此外,HBM2E 的散熱性能也比 HBM2 高出 36%。圖圖9:HBM2E(第三代)(第三代)資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 第四代產品第四代產品HBM3發布于發布于2021年,持續保持領先地位。年,持續保持領先地位。根據SK Hynix,其在 2021 年 10 月開發出全球首款 HBM3,持續鞏固其市場領先地位。HBM3 的容量是 HBM2E 的 1.5 倍,由 12 個 DRAM 芯片堆疊成,總封裝高行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 11 度相同,適用于 AI
40、、HPC 等容量密集型應用。與前幾代產品相比,HBM3的一個重要新增功能當屬定制設計的 ECC 校驗(On Die-Error Correcting Code)功能,可使用預分配的奇偶校驗位來檢測和糾正接收數據中的錯誤。ECC 功能還可以支持 DRAM 自我糾正單元內的數據錯誤,從而提高設備的可靠性。HBM3 采用 16 通道架構,運行速度為 6.4Gbps,是 HBM2E 的兩倍,是目前世界上最快的高帶寬存儲器。圖圖10:HBM3(第四代)(第四代)資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 根據 JEDEC,2022 年 1 月 28 日,JEDEC 正式發布了 JESD238 HBM D
41、RAM(HBM3)標準,技術指標較現有的 HBM2 和 HBM2E 標準有巨大的提升,芯片單個引腳速率達到6.4Gb/s,支持16-Hi堆棧,堆棧容量達到64GB,為新一代高帶寬內存確定了發展方向。表表2:JEDEC 發布發布 HBM3 高帶寬內存標準更新高帶寬內存標準更新 HBM3 的關鍵屬性 將 HBM2 經過驗證的架構擴展到更高的帶寬,將 HBM2 一代的每引腳數據速率提高一倍,并定義高達 6.4 Gb/s 的數據速率,相當于每個設備 819 GB/s 獨立通道數量從 8 個(HBM2)增加到 16 個,翻倍;每個通道有兩個偽通道,HBM3 幾乎支持 32 個通道 支持 4 高、8 高和
42、 12 高 TSV 堆棧,并為未來擴展到 16 高 TSV 堆棧提供條件 支持基于每個內存層 8Gb 到 32Gb 的各種密度,跨越從 4GB(8Gb 4 高)到 64GB(32Gb 16 高)的設備密度;第一代 HBM3 設備預計將基于 16Gb 內存層 為了滿足市場對高平臺級 RAS(可靠性、可用性、可維護性)的需求,HBM3 引入了強大的、基于符號的 ECC 片上,以及實時錯誤報告和透明度 通過在主機接口上使用低擺幅(0.4V)信號和較低的(1.1V)工作電壓來提高能效 資料來源:JEDEC,甬興證券研究所 我們認為,我們認為,HBM 技術發展經歷四代,其性能大幅提升,芯片技術發展經歷四
43、代,其性能大幅提升,芯片 I/O 速速度和帶寬大幅提升。度和帶寬大幅提升。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 12 圖圖11:HBM 歷代歷代技術性能對比技術性能對比 資料來源:高帶寬存儲器的技術演進和測試挑戰工業和信息化部電子第五研究所2023年2月陳煜海等,甬興證券研究所 HBM4 標準即將定稿,堆棧通道數較標準即將定稿,堆棧通道數較 HBM3 或將翻倍?;驅⒎?。根據Businesswire 報道,行業標準制定組織 JEDEC 固態技術協會表示,HBM4 標準即將定稿,在更高的帶寬、更低的功耗、增加裸晶/堆棧性能之外,還進一步提高數據處理速
44、率。與 HBM3 相比,HBM4 的設置使每個堆棧的通道數增加了一倍,并且占用了更大的物理空間。為了支持設備兼容性,該標準確保如果需要,單個控制器可以同時使用 HBM3 和 HBM4。不同的配置將需要不同的中介器來適應不同的足跡。HBM4 將指定 24gb 和 32gb 層,并可選擇支持 4 高、8 高、12 高和 16 高的 TSV 堆棧。該委員會已就最高 6.4 Gbps 的速度達成初步協議,并正在討論更高的頻率。2.2.SK Hynix 和美光和美光并驅爭先并驅爭先 HBM3E 2023 年年 8 月月 21 日日 SK Hynix 宣布,公司成功開發出面向宣布,公司成功開發出面向 AI
45、 的超高性能的超高性能DRAM 新產品新產品 HBM3E1,并開始向客戶提供樣品進行性能驗證。,并開始向客戶提供樣品進行性能驗證。根據 SK Hynix 官網,SK Hynix 將從 2024 年上半年開始投入 HBM3E 量產,以此夯實在面向 AI 的存儲器市場中獨一無二的地位。據公司報道,HBM3E 不僅滿足了用于 AI 的存儲器必備的速度規格,也在發熱控制和客戶使用便利性等所有方面都達到了全球最高水平。此次產品在速度方面,最高每秒可以處理 1.15TB(太字節)的數據。其相當于在 1 秒內可處理 230 部全高清(Full-HD,FHD)級電影(5 千兆字節,5GB)。與此同時,SK H
46、ynix 技術團隊在該產品上采用了 Advanced MR-MUF 最新技術,其散熱性能與上一代相比提高 10%。HBM3E 還具備了向后兼容性(Backward compatibility),因此客戶在基于 HBM3 組成的系統中,無需修改其設計或結構也可以直接采用新產品。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 13 圖圖12:SK HynixHBM3E 資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 美光亦發布其美光亦發布其 HBM3E 產品產品,并,并已經向英偉達等客戶交付樣品,預估已經向英偉達等客戶交付樣品,預估2024 年年會有訂單入賬。會有訂
47、單入賬。美光的 HBM3E 內存采用八層布局,每個堆棧為 24 GB,采用 1技術生產,具備出色的性能。美光 HBM3E 與上一代產品相比,HBM3E 的數據傳輸速率更快,熱響應更強,單片密度提高了 50%。憑借先進的 CMOS 創新技術和業界領先的 1 工藝技術,美光 HBM3E 可提供超過 1.2TB/s 的更高內存帶寬。每個堆棧內存容量增加了 50%,可實現更高精度和準確性的訓練。HBM3E 增加了內存帶寬,提高了系統級性能,將訓練時間縮短了 30%以上。圖圖13:美光美光 HBM3E 圖圖14:美光美光 HBM3E 性能提升性能提升 資料來源:美光官網,甬興證券研究所 資料來源:美光官
48、網,甬興證券研究所 美光已向英偉達交付 HBM3E 樣品,可達 1.2TB/s 速度。根據 IT 之家 報道,美光科技新款 HBM3E 同樣可以達到 1.2 TB/s 的速度,而且已經行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 14 向英偉達等客戶交付樣品,預估 2024 年會有訂單入賬。美光表示旗下的 HBM3E 內存在提供和友商相同級別的性能之外,其成本會比其它友商更低。美光表示 2024 年開始商業出貨,目前正在尋求這些產品的認證,以滿足英偉達的要求。2.3.核心技術核心技術硅通孔(硅通孔(TSV)提升存儲系統性能和容量)提升存儲系統性能和容量 硅
49、通孔硅通孔(Through Silicon Via,簡稱簡稱 TSV)已經成為一種實現存儲設)已經成為一種實現存儲設備容量和帶寬擴展的有效基礎技術。備容量和帶寬擴展的有效基礎技術。根據 SK Hynix 官網資料,TSV 是一種在整個硅晶圓厚度上打孔的技術,從而在芯片正面和背面之間形成數千個垂直互連。在早期,TSV 技術僅被視為一種用于取代引線鍵合技術的封裝技術。該技術已經成為一種提升 DRAM 性能和密度的重要手段。如今,DRAM 行業已經成功應用 TSV,以克服容量和帶寬擴展方面的限制。3D-TSV DRAM 和高帶寬存儲器(High Bandwidth Memory)為兩個主要案例。圖圖
50、15:SK HynixTSV 技術示意技術示意 資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 HBM 主要用于彌補 SoC 和主存儲器之間的帶寬缺口。根據 SK Hynix官網資料,HBM 主要用于彌補片上系統(System on Chip,簡稱 SoC)高帶寬需求與主存儲器最大帶寬供應能力之間的帶寬缺口。在 AI 應用中,每個SoC 的帶寬需求可能都會超過幾 TB/s,但常規主存儲器無法滿足這個要求。具有 3200Mbps DDR4 DIMM 的單個主存儲器通道只能提供 25.6GB/s 的帶寬。即使是具有 8 個存儲器通道的最先進的 CPU 平臺,其速度也只能達到204.8GB/s。另一方面
51、,圍繞單個 SoC 的 4 個 HBM2 堆疊可提供大于 1TB/s的帶寬,因而能夠消除它們的帶寬差距。根據不同的應用程序,HBM 既可以單獨用作緩存,也可以用作兩層存儲中的第一層。HBM 是一種封裝存儲器,可通過同一封裝內的硅中介層與是一種封裝存儲器,可通過同一封裝內的硅中介層與 SoC 集成集成在一起。在一起。根據 SK Hynix 官網資料,HBM 可以克服傳統片外封裝存在的數行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 15 據 I/O 封裝引腳限制的最大數量。其中 4 段或 8 段高堆棧 8Gbdie 和 1024 數據引腳(pin)組成,每個引
52、腳的運行速度為 1.62.4Gbps。已經部署在實際產品中。因此,每個 HBM 堆棧的密度可達更高。圖圖16:SK HynixTSV 應用于應用于 HBM 示意示意 資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 2.4.機器學習機器學習和和 PVT 感知感知優化優化 HBM SK Hynix 通過強化學習技術,優化偏移問題,減少通過強化學習技術,優化偏移問題,減少 HBM 整個傳輸路整個傳輸路徑的偏移。徑的偏移。根據 SK Hynix 官網資料,芯片的尺寸限制了傳輸路徑的增加;因為增加的不僅是數據傳輸線路,還有使用每條傳輸線路的傳輸/接收電路。此外,隨著傳輸線路的增加,等量匹配每條傳輸線路長度和
53、配置的難度加大,使得運行速度無法提升。傳輸線路之間的時序差異就是偏移。為了減少偏移,每條傳輸線路的總長度和電子元件應采用相似的設計。然而,HBM 有數千條內部傳輸線路,逐一匹配幾乎是不可能的任務。為此,SK Hynix 引入了機器學習。強化學習(Reinforcement learning)技術可以在每條傳輸線路上附加多余的傳輸路徑,無需工程師手動作業,即可精確地優化偏移問題,由此減少整個傳輸路徑間的偏移。通過這種方法,偏移從 100 皮秒(100 ps)縮短至 70 皮秒(70 ps),降幅達 30%。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 16
54、圖圖17:SK Hynix 基于機器學習技術的信號線路優化基于機器學習技術的信號線路優化 資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 SK Hynix采用采用PVT感知時序優化技術來檢測感知時序優化技術來檢測HBM3中的中的PVT變化,變化,以找到最佳時序。以找到最佳時序。根據 SK Hynix 官網資料,這項技術可以確定單元電路的哪一個分級與精確循環的外部時鐘輸入具有相同的周期,并基于該數據自動優化主時序裕量電路(timing margin circuit)中的電路配置。隨著 PVT 的變化,時鐘時序通常會將時鐘移動到一側,而 PVT 感知時序優化技術可以在任何情況下讓時鐘始終保持在中心位置
55、,以此來提高速度。為了增加作為HBM 關鍵性能指標的帶寬,SK Hynix 正在開發一系列設計技術,包括數據路徑優化、基于機器學習的信號線路優化、PVT 感知時序優化技術等。圖圖18:SK HynixPVT 感知時序優化技術感知時序優化技術 資料來源:SK Hynix,甬興證券研究所 行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 17 3.市場規模增速快,三大巨頭競爭激烈市場規模增速快,三大巨頭競爭激烈 3.1.2028 年年全球市場規模全球市場規?;蜻_或達 63.2 億美元億美元 2023 年,全球年,全球 HBM 市場規模約為市場規模約為 20.4 億
56、美元,億美元,2028 年或將達到年或將達到 63.2億美元,復合年增長率約為億美元,復合年增長率約為 25%。根據 Mordor Intelligence 數據,高帶寬內存市場規模估計在 2023 年為 20.4 億美元,預計到 2028 年將達到 63.2 億美元,2023-2028 年或將以 25.36%的復合年增長率增長。推動高帶寬內存(HBM)市場增長的主要因素包括對高帶寬,低功耗和高度可擴展內存的需求不斷增長,人工智能的日益普及以及電子設備小型化的趨勢。另外,汽車和其他應用領域預計將大幅增長。由于自動駕駛汽車和 ADAS 集成等的興起,高帶寬存儲器的應用跨越了汽車行業。汽車行業的進
57、步推動了高性能內存的采用,這推動了高帶寬內存的增長。圖圖19:Mordor Intelligence 預測預測高帶寬內存市場規模高帶寬內存市場規模 資料來源:Mordor Intelligence,甬興證券研究所 北美或將占據北美或將占據 HBM 最大市場份額最大市場份額,中國市場增長迅猛,中國市場增長迅猛。根據 Mordor Intelligence 報告,HBM 內存在北美的高采用率主要是由于高性能計算(HPC)應用的增長,這些應用需要高帶寬內存解決方案來實現快速數據處理。由于人工智能、機器學習和云計算市場的增長,北美的 HPC 需求正在增長。我們認為 HBM 另一大市場是中國,隨著中國智
58、能化、數字化、信息化技術的的深入發展,各大領域對于高性能儲存器產品的需求將持續增長,加之 HBM 應用領域向智能駕駛、通信設備等領域拓展,HBM 需求量將保持較高的增速。根據新思界發布的 2023-2027 年高帶寬存儲器(HBM)行業市場深度調研及投資前景預測分析報告顯示,預計 2025 年,中國高帶寬存儲器(HBM)需求量將超過 100 萬顆。3.2.SK Hynix、三星三星、美光美光三足鼎立三足鼎立 行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 18 從從 HBM 市占率來看,市占率來看,SK Hynix 約約 50%為第一,三星約為第一,三星約
59、40%為第二,為第二,美光約美光約 10%為第三。為第三。根據 TrendForce 集邦咨詢研究顯示,2022 年三大原廠HBM 市占率分別為 SK Hynix(SK Hynix)50%、三星(Samsung)約 40%、美光(Micron)約 10%。此外,高階深度學習 AI GPU 的規格也刺激 HBM產品更迭,2023 下半年伴隨 NVIDIA H100 與 AMD MI300 的搭載,三大原廠也已規劃相對應規格 HBM3 的量產。因此,在 2023 年將有更多客戶導入HBM3 的預期下,SK Hynix 作為目前唯一量產新世代 HBM3 產品的供應商,其整體 HBM 市占率可望藉此提
60、升至 53%,而三星、美光則預計陸續在2023 年底至 2024 年初量產,HBM 市占率分別為 38%及 9%。根據 AnySilicon 報告,在 HBM 龍頭 SK Hynix 供應鏈合作中,SK Hynix提供了 HBM 堆棧;eSilicon 是 SoC 的特定應用集成電路(ASIC)供應商,提供 HBM 物理接口(PHY)和相關服務,同時也是整個 HBM 模塊的集成商。Northwest Logic 為 SoC 提供 HBM 控制器的知識產權(IP)。Avery Design Systems 提供 HBM 驗證 IP。Amkor 將 SoC,HBM 堆棧和內嵌器集成到2.5D 組件
61、中,并對其進行測試,包裝和運送到客戶處。圖圖20:HBM 龍頭龍頭 SK Hynix 的供應鏈的供應鏈 資料來源:AnySilicon,甬興證券研究所 我們認為我們認為,中國雖有部分中國雖有部分公司公司研究研究 HBM,但距離自主開發、生產,但距離自主開發、生產 HBM還有較大的距離還有較大的距離,因此其發展空間,因此其發展空間較較大,并有望受益于算力需求的長期驅大,并有望受益于算力需求的長期驅動動。我們認為目前中國 HBM 市場主要由三星及 SK Hynix 主導,其憑借的先進的技術、持續迭代的產品及服務能力占據中國乃至全球主要 HBM 市場,尤其是 SK Hynix,在 HBM 技術方面居
62、于領先水平,占據較大的市場份額??傮w而言,HBM 屬于高技術門檻行業,行業企業極少,預期國內企業將加快涉足該行業步伐。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 19 4.建議關注建議關注 4.1.聚辰股份聚辰股份 聚辰股份主要產品包含配套聚辰股份主要產品包含配套 DDR5 內存模組的內存模組的 SPD。根據公司年報,DDR5 內存模組指第 5 代雙倍數據速率同步動態隨機存取內存,較 DDR4 內存模組具有速度更快、功耗更低、帶寬更高等優勢,并已于 2021 年第四季度正式商用。根據 JEDEC 的內存標準規范,在 DDR5 世代,應用于個人電腦領域的
63、UDIMM、SODIMM 內存模組需要同時配置 1 顆 SPD 芯片和 1 顆 PMIC 芯片;應用于服務器領域的 RDIMM、LRDIMM 內存模組則需要同時配置 1 顆 SPD 芯片、1 顆 PMIC 芯片和 2 顆 TS 芯片。公司為業內少數擁有完整公司為業內少數擁有完整 SPD 產品組合和技術儲備的企業產品組合和技術儲備的企業。根據公司年報,公司自 DDR2 世代起即研發并銷售配套 DDR2/3/4 內存模組的系列 SPD 產品。針對最新的 DDR5 內存技術,公司與瀾起科技合作開發了配套新一代 DDR5 內存模組(主要包括 UDIMM、SODIMM、RDIMM、LRDIMM)的 SP
64、D 產品,該產品內置 8Kb SPD EEPROM,用于存儲內存模組的相關信息以及模組上內存顆粒和相關器件的所有配置參數,并集成了 I2C/I3C 總線集線器(Hub)和高精度溫度傳感器(TS),為 DDR5 內存模組不可或缺的組件,也是內存管理系統的關鍵組成部分。公司自公司自 DDR2 世代起即研世代起即研發并銷售配套發并銷售配套 DDR2/3/4 內存模組的系列內存模組的系列 SPD 產品,并與部分下游內存模組廠商形成了良好的業務合作關系。產品,并與部分下游內存模組廠商形成了良好的業務合作關系。根據公司年報,隨著新一代 DDR5 內存技術于 2021 年第四季度正式商用,作為業內少數擁有完
65、整 SPD 產品組合和技術儲備的供應商,公司及時把握內存技術迭代升級帶來的市場發展機遇,與瀾起科技合作開發配套 DDR5 內存模組的 SPD 產品,下游客戶已覆蓋行業主要內存模組廠商。報告期內,全球市場上的 DDR5 SPD 供應商主要為公司(與瀾起科技合作)和瑞薩電子(Renesas Electronic),目前公司與瀾起科技已占據了該領域的先發優勢并實現了在相關細分市場的領先地位。4.2.瀾起科技瀾起科技 瀾起科技是一家集成電路設計企業,主要產品包括內存接口及模組配瀾起科技是一家集成電路設計企業,主要產品包括內存接口及模組配套芯片、套芯片、PCIe Retimer 芯片、芯片、MXC 芯片
66、、津逮芯片、津逮 CPU 以及混合安全內存以及混合安全內存模組等。模組等。瀾起科技為瀾起科技為 DDR5 內存接口芯片全球三家供應商之一,主要客戶包括內存接口芯片全球三家供應商之一,主要客戶包括三星、海力士和美光。三星、海力士和美光。根據公司年報,目前 DDR5 內存接口芯片的競爭格局與 DDR4 世代類似,全球只有三家供應商可提供 DDR5 第一子代的量產產品,分別是瀾起科技、瑞薩電子和 Rambus,公司在內存接口芯片的市場份額保持穩定。在公司內存接口芯片及內存模組配套芯片主要的下游客行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 20 戶包括三星電子、
67、海力士及美光科技等。瀾起科技主營業務之一包含內存接口芯片,瀾起科技主營業務之一包含內存接口芯片,可提供可提供 DDR2 到到 DDR5 內內存緩沖解決方案;存緩沖解決方案;DDR4 內存接口芯片已成功進入全球主流領域,并在內存接口芯片已成功進入全球主流領域,并在DDR5 領域具備一定話語權。領域具備一定話語權。根據公司年報,瀾起科技的內存接口芯片受到了市場及行業的廣泛認可,公司憑借具有自主知識產權的高速、低功耗技術,為新一代服務器平臺提供完全符合 JEDEC 標準的高性能內存接口解決方案,是全球可提供從 DDR2 到 DDR5 內存全緩沖/半緩沖完整解決方案的主要供應商之一,在該領域擁有重要話
68、語權。公司是全球微電子行業標準制定機構 JEDEC 固態技術協會的董事會成員之一,在 JEDEC 下屬的三個委員會及分會中擔任主席職位,深度參與 JEDEC 相關產品的標準制定。公司牽頭制定多款 DDR5 內存接口芯片標準,包括第一子代、第二子代、第三子代內存接口芯片及第一子代高帶寬內存接口芯片 MDB 等,并積極參與 DDR5 第一子代 CKD 芯片和 DDR5 內存模組配套芯片標準制定。隨著隨著 DDR5 滲透率進一步提高,滲透率進一步提高,公司公司是目前全球可提供全套解決方案是目前全球可提供全套解決方案的兩家公司之一的兩家公司之一,有望從中受益。,有望從中受益。根據公司官網資料,內存接口
69、芯片是內存模組的核心器件,作為 CPU 存取內存數據的必由通路,其主要作用是提升內存數據訪問的速度及穩定性,以匹配 CPU 日益提高的運行速度及性能。內存接口芯片需與各種內存顆粒及內存模組進行配套,并通過 CPU 廠商和內存廠商針對其功能和性能(如穩定性、運行速度和功耗等)的嚴格認證,才能進入大規模商用階段。瀾起科技在內存接口領域深耕了 10 多年,積累了豐富的產品開發、測試及應用經驗。目前,公司的 DDR4 內存接口芯片已成功進入全球主流內存、服務器和云計算領域,占據國際市場的重要份額。進入 DDR5 產品世代,除了內存接口芯片 RCD 和 DB,瀾起科技還提供內存模組配套芯片,包括串行檢測
70、集線器(SPD Hub)、電源管理芯片(PMIC)和溫度傳感器(TS)。這些配套芯片是 DDR5 內存模組的重要組件,用于存儲內存模組的相關信息和實現內存模組的電源及溫度管理。這些芯片適用于 DDR5 系列內存模組,如 RDIMM,LRDIMM,UDIMM(無緩沖雙列直插內存模組)及 SODIMM(小型雙列直插內存模組)等,應用范圍涵蓋服務器、臺式機及筆記本電腦。根據公司年報,公司可為 DDR5 系列內存模組提供完整的內存接口及模組配套芯片解決方案,是目前全球可提供全套解決方案的兩家公司之一。表表3:瀾起科技瀾起科技 DDR5 內存接口芯片內存接口芯片產品產品列表列表 產品型號 產品類型 最高
71、速率 應用 M88DR5RCD02 DDR5 RCD 5600 Mbps DDR5 RDIMM 和 LRDIMM M88DR5RCD01 DDR5 RCD 4800 Mbps DDR5 RDIMM 和 LRDIMM M88DR5DB01 DDR5 DB 4800 Mbps DDR5 LRDIMM M88P5010/M88P5000 DDR5 PMIC/DDR5 RDIMM 和 LRDIMM M88SPD5118 DDR5 SPD Hub/DDR5 RDIMM,LRDIMM,UDIMM 和 SODIMM M88TS5110 DDR5 TS/DDR5 RDIMM 和 LRDIMM 資料來源:瀾起科
72、技官網,甬興證券研究所 行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 21 瀾起科技擁有瀾起科技擁有 PCIe 以及以及 MXC 芯片芯片。根據公司年報在 PCIe 4.0 時代,公司是全球能夠提供 PCIe 4.0 Retimer 芯片的三家企業之一;在 PCIe5.0 時代,2023 年 1 月,公司量產 PCIe 5.0/CXL 2.0 Retimer 芯片,是全球第二家宣布量產該產品的廠家。作為 PCIe 相關的底層技術,公司的 SerdesIP 已實現突破,相關 IP 已應用到公司 PCIe 5.0/CXL 2.0 Retimer 芯片上。根據公
73、司官網資料,瀾起科技的 PCIe Retimer 芯片,采用先進的信號調理技術來補償信道損耗并消除各種抖動源的影響,從而提升信號完整性,增加高速信號的有效傳輸距離,為服務器、存儲設備及硬件加速器等應用場景提供可擴展的高性能 PCIe 互連解決方案。其中,PCIe 4.0 Retimer 芯片符合 PCIe 4.0 基本規范,PCIe 5.0/CXL 2.0 Retimer 符合 PCIe 5.0 和 CXL 2.0 基本規范,支持業界主流封裝,功耗和傳輸延時等關鍵性能指標達到國際先進水平,并已與 CPU、PCIe 交換芯片、固態硬盤、GPU 及網卡等進行了廣泛的互操作測試。圖圖21:瀾起科技瀾
74、起科技 PCIe 芯片應用場景芯片應用場景 資料來源:瀾起科技官網,甬興證券研究所 MXC 芯片可為芯片可為 CPU 及基于及基于 CXL 協議的設備提供高帶寬、低延遲的協議的設備提供高帶寬、低延遲的高速互連解決方案。高速互連解決方案。根據公司官網資料,MXC 芯片是一款 CXL 內存擴展控制器芯片,屬于 CXL 協議所定義的第三種設備類型。該芯片支持 JEDEC DDR4 和 DDR5 標準,同時也符合 CXL 2.0 規范,支持 PCIe 5.0 的速率。該芯片可為 CPU 及基于 CXL 協議的設備提供高帶寬、低延遲的高速互連解決方案,從而實現 CPU 與各 CXL 設備之間的內存共享,
75、在大幅提升系統性能的同時,顯著降低軟件堆棧復雜性和數據中心總體擁有成本(TCO)。根據證券日報報道,公司于 2022 年 5 月發布全球首款 CXL 內存擴展控制器芯片(MXC),該 MXC 芯片專主要用于內存擴展及內存池化領域,為內存 AIC 擴展卡、背板及 EDSFF 內存模組而設計,可大幅擴展內存容量和帶寬,滿足高性能計算、人工智能等數據密集型應用日益增長的需求。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 22 圖圖22:瀾起科技瀾起科技 CXL 內存擴展控制器內存擴展控制器(MXC)芯片應用場景)芯片應用場景 資料來源:瀾起科技官網,甬興證券研究
76、所 4.3.聯瑞新材聯瑞新材 聯瑞新材是長期聚焦于硅微粉行業,具備較深護城河。聯瑞新材是長期聚焦于硅微粉行業,具備較深護城河。公司的主要產品包括結晶硅微粉、熔融硅微粉和球形硅微粉,硅微粉產品具有高耐熱、高絕緣、低線性膨脹系數和導熱性好等優良性能,是一種性能優異的先進無機非金屬材料,可廣泛應用于電子電路用覆銅板、芯片封裝用環氧塑封料以及電工絕緣材料、膠粘劑、陶瓷、涂料等領域,終端應用于消費電子、汽車工業、航空航天、風力發電、國防軍工等行業。聯瑞新材配套供應聯瑞新材配套供應 HBM 封裝材料封裝材料 GMC 所用球硅和所用球硅和 Low 球鋁,屬球鋁,屬于于 HBM 芯片封裝材料的上游材料。芯片封
77、裝材料的上游材料。根據投資者互動平臺,公司稱 HBM 是提高存儲芯片間互通能力的重要解決方案,但這種方案會帶來封裝高度提升、散熱需求大的問題,顆粒封裝材料(GMC)中就需要添加 TOP CUT20um以下球硅和 Low 球鋁,公司部分客戶是全球知名的 GMC 供應商,公司配套供應 HBM 封裝材料 GMC 所用球硅和 Low 球鋁。公司在技術儲備上,通過持續近 40 年的研發經驗和技術積累,公司自主創新并掌握了先進功能性無機非金屬陶瓷粉體材料的原料設計、顆粒設計、復合摻雜、高溫球化、顆粒分散、液相合成、燃燒合成、晶相調控、表面修飾以及模擬仿真等核心技術,做到了核心技術自主研發、自主可控。公司產
78、品種類豐富,持續關注先進技術。公司產品種類豐富,持續關注先進技術。根據投資者互動平臺,在先進封裝領域,公司持續聚焦高端芯片(AI、5G、HPC 等)封裝、異構集成先進封裝(Chiplet、HBM 等)、新一代高頻高速覆銅板(M7、M8)等下游應用領域的先進技術,持續推出了多種規格低 CUT 點 Low 微米/亞微米球形硅微粉、球形氧化鋁粉,高頻高速覆銅板用低損耗/超低損耗球形硅微粉等產品。4.4.賽騰股份賽騰股份 行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 23 公司升級晶圓邊緣檢測系統,完善了對公司升級晶圓邊緣檢測系統,完善了對 HBM、TSV 制程工
79、藝的不良監制程工藝的不良監控???。根據公司年報,公司積極配合一線國際客戶的新需求,在晶圓邊緣檢測系統中開發明暗場結合激光光學技術,針對晶圓鍵合工藝中 thinning、trimming、bonding、coating 制程段增加了晶圓修邊幅度、加工尺寸檢測、晶圓 bonding 對準檢測、粘合物工藝監測、EBR 監測以及 bonding 過程中出現的氣泡、碎片、剝落、聚合物殘留等新的缺陷檢測功能,完善了對 HBM、TSV 制程工藝的不良監控,獲得了客戶的充分認可并成功獲得批量設備訂單,為公司半導體板塊的持續增長增加了新的動力源泉。4.5.華海誠科華海誠科 環氧塑封料環氧塑封料行業排名前列行業排
80、名前列,隨著先進封裝技術持續發展,公司有望持,隨著先進封裝技術持續發展,公司有望持續受益。續受益。根據公司年報,公司專注于向客戶提供更有競爭力的環氧塑封料與電子膠黏劑產品,構建了可應用于傳統封裝(包括 DIP、TO、SOT、SOP 等)與先進封裝(QFN/BGA、SiP、FC、FOWLP 等)的全面產品體系,可滿足下游客戶日益提升的性能需求。公司已與長電科技、通富微電、華天科技、銀河微電、揚杰科技等業內領先及主要企業建立了穩固的合作伙伴關系,業務規模持續擴大。公司擴建公司擴建 GMC 生產線,自主研發的生產線,自主研發的 GMC 專用設備已經具備量產能專用設備已經具備量產能力。力。根據公司年報
81、,在先進封裝材料領域,公司將建設具有芯片貼裝、芯片綁線、注塑成型和壓縮模塑成型的全套模擬客戶封裝能力的先進封裝與測試試驗室,并同時擴建 GMC 生產線,增建無鐵生產線以滿足先進封裝材料的產品生產,并以此為基礎依托公司在該領域具有創新性與前瞻性的技術與產品布局,積極配合業內主要廠商對技術與工藝難點全面深入開展先進封裝材料的技術攻關,逐步實現先進封裝用材料的全面產業化。另外公司自主研發的 GMC 制造專用設備已經具備量產能力并持續優化。公司的顆粒狀環氧塑封料(公司的顆粒狀環氧塑封料(GMC)可以用于)可以用于 HBM 的封裝。的封裝。根據投資者互動平臺,目前公司已成功形成了可滿足 GMC 生產的全
82、套工藝方案,自主開發的 GMC 制造專用設備已經具備量產能力并持續優化,且自有資金可以滿足 GMC 生產要求。且相關產品已通過客戶驗證,現處于送樣階段。4.6.壹石通壹石通 公司高端芯片封裝用公司高端芯片封裝用Low-球形氧化鋁產品有望在球形氧化鋁產品有望在2024年批量出貨。年批量出貨。根據公司年報,在電子材料領域,公司自主研發的新產品亞微米高純氧化鋁已實現投產并小批量出貨;高端芯片封裝用 Low-球形氧化鋁產品目前已完成新產線調試、具備量產條件,對日韓客戶的送樣驗證工作在持續推動,主要是針對客戶的差異化、定制化需求進行完善,目前相關完善工作已完成,尚待客戶進一步反饋,有望在 2024 年實
83、現批量出貨。公司公司 Low-球形氧化鋁可用于球形氧化鋁可用于 HBM 封裝。封裝。根據投資者互動平臺,公行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 24 司生產的 Low-射線球形氧化鋁兼具射線含量低、球形化率高、磁性異物含量低、粒徑分布可調、導熱性好、體積填充率高等性能優勢,適用于全場景的封裝,包括但不局限于 Memory(內存)、CPU(中央處理器)和 GPU(圖形處理器)封裝等,直接用戶主要是 EMC(環氧塑封料)、GMC(顆粒狀環氧塑封料)廠家。HBM 封裝所需的環氧塑封料,其中的功能填充材料包括 Low-球形氧化鋁。5.風險提示風險提示 1)
84、中美貿易摩擦加劇的風險)中美貿易摩擦加劇的風險 未來若中美摩擦加劇,則存在部分公司的經營受到較大影響的風險。2)下游終端需求不及預期的風險)下游終端需求不及預期的風險 未來若下游終端需求不及預期,則存在產業鏈相關公司業績發生較大波動的風險。3)國產替代不及預期的風險)國產替代不及預期的風險 未來若國產替代不及預期,則存在國內企業的業績面臨承壓的風險。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 25 分析師聲明分析師聲明 本報告署名分析師具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并注冊為證券分析師,以勤勉盡責的職業態度,專業審慎的研究方法,獨立、客觀地出
85、具本報告,保證報告采用的信息均來自合規渠道,并對本報告的內容和觀點負責。負責準備以及撰寫本報告的所有研究人員在此保證,本報告所發表的任何觀點均清晰、準確、如實地反映了研究人員的觀點和結論,并不受任何第三方的授意或影響。此外,所有研究人員薪酬的任何部分不曾、不與、也將不會與本報告中的具體推薦意見或觀點直接或間接相關。公司業務資格說明公司業務資格說明 甬興證券有限公司經中國證券監督管理委員會核準,取得證券投資咨詢業務許可,具備證券投資咨詢業務資格。投資評級體系與評級定義投資評級體系與評級定義 股票投資評級:股票投資評級:分析師給出下列評級中的其中一項代表其根據公司基本面及(或)估值預期以報告日起
86、6 個月內公司股價相對于同期市場基準指數表現的看法。買入 股價表現將強于基準指數 20%以上 增持 股價表現將強于基準指數 5-20%中性 股價表現將介于基準指數5%之間 減持 股價表現將弱于基準指數 5%以上 行業投資評級:行業投資評級:分析師給出下列評級中的其中一項代表其根據行業歷史基本面及(或)估值對所研究行業以報告日起 12 個月內的基本面和行業指數相對于同期市場基準指數表現的看法。增持 行業基本面看好,相對表現優于同期基準指數 中性 行業基本面穩定,相對表現與同期基準指數持平 減持 行業基本面看淡,相對表現弱于同期基準指數 相關證券市場基準指數說明:A 股市場以滬深 300 指數為基
87、準;港股市場以恒生指數為基準;新三板市場以三板成指(針對協議轉讓標的)或三板做市指數(針對做市轉讓標的)為基準指數。投資評級說明:不同證券研究機構采用不同的評級術語及評級標準,投資者應區分不同機構在相同評級名稱下的定義差異。本評級體系采用的是相對評級體系。投資者買賣證券的決定取決于個人的實際情況。投資者應閱讀整篇報告,以獲取比較完整的觀點與信息,投資者不應以分析師的投資評級取代個人的分析與判斷。特別聲明特別聲明 在法律許可的情況下,甬興證券有限公司(以下簡稱“本公司”)或其關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券或期權并進行交易,也可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問以及金融產
88、品等各種服務。因此,投資者應當考慮到本公司或其相關人員可能存在影響本報告觀點客觀性的潛在利益沖突,投資者請勿將本報告視為投資或其他決定的唯一參考依據。也不應當認為本報告可以取代自己的判斷。版權聲明版權聲明 本報告版權歸屬于本公司所有,屬于非公開資料。本公司對本報告保留一切權利。未經本公司事先書面許可,任何機構或個人不得以任何形式翻版、復制、轉載、刊登和引用本報告中的任何內容。否則由此造成的一切不良后果及法律責任由私自翻版、復制、轉載、刊登和引用者承擔。行業深度報告行業深度報告 請務必閱讀報告正文后各項聲明請務必閱讀報告正文后各項聲明 26 重要聲明重要聲明 本報告由本公司發布,僅供本公司的客戶
89、使用,且對于接收人而言具有保密義務。本公司并不因相關人員通過其他途徑收到或閱讀本報告而視其為本公司的客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的短信提示、電話推薦及其他交流方式等只是研究觀點的簡要溝通,需以本公司發布的完整報告為準,本公司接受客戶的后續問詢。本報告首頁列示的聯系人,除非另有說明,僅作為本公司就本報告與客戶的聯絡人,承擔聯絡工作,不從事任何證券投資咨詢服務業務。本報告中的信息均來源于我們認為可靠的已公開資料,本公司對這些信息的真實性、準確性及完整性不作任何保證。本報告中的信息、意見等均僅供客戶參考,該等信息、意見并未考慮到獲取本報告人員的具體投資目的、財務狀況以及特定需求,在任何時候均不構成
90、對任何人的個人推薦??蛻魬攲Ρ緢蟾嬷械男畔⒑鸵庖娺M行獨立評估,并應同時思量各自的投資目的、財務狀況以及特定需求,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專家的意見??蛻魬灾髯鞒鐾顿Y決策并自行承擔投資風險。本公司特別提示,本公司不會與任何客戶以任何形式分享證券投資收益或分擔證券投資損失,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。市場有風險,投資須謹慎。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,本公司和關聯人員均不承擔任何法律責任。本報告所載的意見、評估及預測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷。該等意見、評估及預測無需通知即可隨時更改。過往的表現亦不應作為日后表現的預示和擔保。在不同時期,本公司可發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告。本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時,本公司的銷售人員、交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論或交易觀點。本公司沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。投資者應當自行關注相應的更新或修改。