最近英伟达推出了号称至今宇宙最强的AI芯片——H200,芯片推出后不仅将英伟达再次推向神坛;同时也带火了HBM——高频宽存储器。
之所以英伟达H200会带火HBM,是由于其搭载了最新一代的HBM3e内存。从而使得芯片在容量、带宽和性能上的全面升级,在推理速度上几乎是H100的两倍。
一、存储芯片三巨头统治HBM
HBM属于DRAM(动态随机存取存储器)中的一个类别,通过将多个存储器堆叠在一起,形成高带宽、高容量、低功耗等优势,突破了内存容量与带宽瓶颈。
HBM受到了存储巨头的高度重视。但比较遗憾的是,HBM依然还是传统存储芯片三巨头:SK海力士、三星电子与美光公司的天下。
自2013年SK海力士首次成功研发HBM以来,三星、美光等存储巨头也纷纷入局,展开了HBM的升级竞赛,从第一代HBM开始,逐步迭代到第四代HBM3、第五代HBM3e。
目前SK海力士是目前全球唯一量产新一代HBM3产品的供应商。HBM的平均价格比传统DRAM高5至7倍,更换周期则短了1至2年,SK海力士在DRAM领域的市场份额也因此增加,第三季度的市场份额为35%,创历史新高。而第六代HBM4,SK海力士目标在2026年实现量产。
三星电子紧随其后,为了应对HBM的市场需求,三星电子新近投资万亿韩元新建封装线,预计将在2023年第四季度开始量产HBM3,并向北美客户供应。同时三星电子计划在2024第一季度推出12层HBM3E的样品,在2025年实现HBM4量产。
美光同样紧追不舍,在此前的财报电话会议上表示将在2024年实现HBM3e的量产,从而赶上韩国两大存储巨头,并预计其将在2024年第三或第四季度向英伟达批量供货,抢占存储芯片高端市场。
根据Omdia研究数据,从2023年到2027年,DRAM市场收入的年增长率预计为21%,而HBM市场预计将飙升52%。HBM今年在DRAM市场收入中的份额预计将超过10%,到2027年将接近20%。
如上所述,在人工智能大模型高算力需求推动下,HBM成为存储大厂们布局的重点。那国产存储芯片厂商能够分一杯羹呢?
二、国产存储静待花开
当下,高端AI服务器GPU搭载HBM芯片已成主流,HBM也成为存储大厂“兵家必争之地”。根据专业机构预测,2023年全球搭载HBM总容量将达2.9亿GB,同比增长近60%。同时SK海力士也预测,HBM市场到2027年将出现82%的年复合增长率。
在如此大蛋糕之下,存储芯片产业链上下游企业在HBM领域的布局受到关注。
目前几大国产存储大厂:长江存储、长鑫存储、兆易创新、北京君正,由于各种原因在HBM竞争中都处于相对弱势地位。
长江存储、长鑫存储虽然分别在 NAND 、DRAM 市场中不断发力,但由于受到美国芯片禁令制约,即使技术上有所突破,但受限于芯片制造设备的制约也无法形成量产。
而兆易创新主要在NOR Flash中颇有成效,由于NOR Flash属于中低端市场,毛利相对较低,导致国际存储巨头逐步退出市场,反倒给兆易创新等公司创造了市场机会。
北京君正由于今年5月美光审查禁令落地,美光原先国产车规DRAM占据着高达45%的市场份额,北京君正等在车规芯片趁机吃了不少市场份额,目前君正在车规存储上一直在积累和追赶,目前在DDR3为主的基础上,正加快向DDR4的布局。
因此,在HBM存储先进技术中,国产存储大厂虽然有所部署,也值得期待下一步的突破。但是在当前HBM的竞争格局中,占据主导地位的无疑主要韩系厂商。
三、HBM产业链,雅克科技唯一打入韩国核心供应链
但在HBM产业链上,国产厂商也并非一无所获。
如最近受到大家关注的几个HBM产业链公司:华海诚科、壹石通、联瑞新材、德邦科技、雅克科技、飞凯材料等。
在这些HBM产业链公司中,唯一真正进入韩国存储巨头核心供应链的是雅克科技。
据了解,雅克科技自2016年以来,通过一系列并购进军半导体材料,当前电子材料布局了半导体前驱体、电子特气、面板光刻胶、 硅微粉和 LDS 等产品。
其通过收购韩国前驱体厂商UP Chemical、LG 光刻胶事业部、 Cotem ,从而成为SK海力士、LG的核心供应商,此外雅克科技也已进入合肥长鑫、长江存储、京东方等国内龙头客户。因此,在高算力芯片带动HBM需求高速增长的时候,SK海力士作为HBM领军巨头,其英伟达AI芯片H100、H200等GPU的核心供应商,而UP Chemical 作为 SK 海力士前驱体核心供应商,因此雅克科技也间接打入了韩国存储大厂的核心供应链。
在雅克科技内化及整合相关技术和资源后,雅克科技在HBM供应链中的角色预计将有更大突破,值得期待。当然进入韩系存储核心供应链后,不仅雅克科技本身收益,对于推动国产存储芯片产业链的发展也必将起到应有的作用。
另外,联瑞新材在HBM添加材料上也有所布局。根据联瑞新材公开表示:“HBM是提高存储芯片间互通能力的重要解决方案。这种方案会带来堆叠层数提升、散热需求大的技术难题,同时对封装材料要求越来越高,对粉体颗粒及性能要求也越来越高。对添加的超细粉体材料,需要用到TOPCUT20um以下的Lowα球硅和Lowα球铝产品。公司部分封装材料客户是全球知名企业,公司已配套并批量供应了Lowα球硅和Lowα球铝产品。”
因此,目前国内在HBM制造方面虽然还没有较大进展,能量产的只有三星和SK海力士。其壁垒一方面是技术,另一方面也包括和客户产品的协调,可能要通过沟通配合调试,以更好匹配需求。
同样的国内HBM相关产业公司除了雅克科技之外也并非核心供应商,布局也相对较小,只有一些企业涉及封测领域,相比之下,HBM主产业链核心在韩国。
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