1、高带宽存储器HBM：板块介绍

HBM是当前GPU存储单元理想解决方案，AI发展驱动HBM放量。HBM（高带宽存储器，HighBandwidthMemory）是由AMD和SKHynix发起的基于3D堆栈工艺的高性能DRAM，适用于高存储器带宽需求的应用场合。AI大模型的数据计算量激增，需要应用并行处理数据的GPU作为核心处理器，而“内存墙”的存在限制了GPU数据处理能力，HBM突破了内存容量与带宽瓶颈，可以为GPU提供更快的并行数据处理速度，打破“内存墙”对算力提升的桎梏，被视为GPU存储单元理想解决方案，将在AI发展中持续收益。

GPU的主流存储方案有 GDDR 和 HBM 两种。但图形芯片性能的日益增长，使其对高带宽的需求也不断增加。随着芯片制程及技术工艺达到极限，GDDR 满足高带宽需求的能力开始减弱，且单位时间传输带宽功耗也显著增加，预计将逐步成为阻碍图形芯片性能的重要因素。通过 TSV 堆栈的方式，HBM 能达到更高的 I/O 数量，使得显存位宽达到1024位，几乎是GDDR 的32x，HBM 具有显存带宽显著提升，此外还具有更低功耗、更小外形等优势。显存带宽显著提升解决了过去 AI 计算“内存墙”的问题，HBM 逐步提高在中高端数据中心 GPU 中的渗透比率。

TSV技术是HBM的核心技术之一，中微公司是TSV设备主要供应商。硅通孔技术（TSV）为连接硅晶圆两面并与硅衬底和其他通孔绝缘的电互连结构，可以穿过硅基板实现硅片内部垂直电互联，是实现2.5D、3D先进封装的关键技术之一，主要用于硅转接板、芯片三维堆叠等方面。中微公司在2010年就推出了首台TSV深孔硅刻蚀设备PrimoTSV®，提供的8英寸和12英寸硅通孔刻蚀设备，均可刻蚀孔径从低至1微米以下到几百微米的孔洞，并具有工艺协调性。

ALD沉积在HBM工艺中不可或缺，雅克科技是ALD前驱体核心供应商，拓荆科技是ALD设备核心供应商。由于ALD设备可以实现高深宽比、极窄沟槽开口的优异台阶覆盖率及精确薄膜厚度控制，在HBM中先进DRAM加工工艺和TSV加工工艺中是必不可少的工艺环节。雅克科技是国内ALD沉积主要材料前驱体供应商，公司前驱体产品供应HBM核心厂商SK海力士，High-K、硅金属前驱体产品覆盖先进1bDRAM、200层以上3DNAND以及3nm先进逻辑电路等。拓荆科技是国内ALD设备的主要供应商之一，公司PEALD产品用于沉积SiO2、SiN等介质薄膜，在客户端验证顺利；Thermal-ALD产品已完成研发，主要用于沉积Al2O3等金属化合物薄膜。HBM主要应用2.5D+3D先进集成，IC载板是转接板核心材料。

HBM借助TSV技术实现2.5D+3D先进集成，而IC载板是集成电路先进封装环节的关键载体，建立IC芯片与PCB板之间的讯号连接。在目前应用较广的2.5D+3D的先进封装集成电路中，都采用IC载板作为承载芯片的转接板，如AMD2015年推出RadeonR9FuryXGPU中使用了64nm的TSVIC载板作为转接板，NVIDIA的Pascal100GPU基于台积电16nm工艺技术，连接在台积电64nmCoWoS-2转接板上，然后封装在PCB板上完成搭建。

2022年11月，Chatgpt发布，随后生成式人工智能实现了爆发式发展，国内外大厂争相竞逐AI大模型，大模型训练的过程数据吞吐量很大，HBM通过增加带宽和减少功耗有效解决了“内存墙”和“功耗墙”问题，
是目前唯一满足AI高性能计算要求的量产存储方案，因而HBM成为了AI训练芯片的标配。SK海力士公司预测，在2027年之前，HBM市场将以82%的复合增长率保持增长。