HBM禁令深度思考

集成电路IC 2024-11-28 16:32

11月23日,据美国商务部透漏,预计在28日公布扩大对华半导体企业的出口限制措施,或将影响多达200家芯片公司,涵盖包括HBM(高带宽内存)芯片以及AI、半导体等相关产品,限制大多数美国供应商向目标公司发货。


近日,据路透社报道,美国商务部工业与安全局(BIS)已定于12月6日发布一项针对HBM(高宽带内存)的禁令,涵盖HBM2E、HBM3、HBM3E。该禁令于2025年1月2日生效。


事实上,这并非美国首次对中国半导体产业出手。从禁止出口GPU到限制7nm芯片代工,再到禁售HBM给中国企业,美国的打压措施日益加剧。


截至2024年10月31日,美国商务部工业与安全局维护的出口管制限制性名单实体中,中国就有1012个,占总数的26.1%。


那么,美国为何如此执着于对中国的半导体和AI产业进行限制呢?


其中,一方面意在遏制中国在高科技领域的快速发展,试图通过限制关键技术和产品的出口,保持其在全球科技竞争中的领先地位;另一方面,也是基于它们所谓的“国家安全”考虑


HBM禁令,一剑封喉?


自今年8月以来,有关美国将禁售HBM的消息便不绝于耳。


HBM作为一款新型CPU/GPU内存芯片,以其独特的高带宽内存设计,完美契合大模型时代对高算力和大存储的迫切需求。在众多存储芯片中,HBM被公认为“最适用于AI训练、推理的存储芯片”。


图片来源:SK海力士官网


目前,主流数据中心GPU均采用HBM技术,英伟达V100、A100、H100系列与AMD MI100、MI200、MI300系列均应用HBM内存,HBM在数据中心GPU中逐渐占据核心地位。


数据来源:与非网、奎芯科技、东方证券研究所


同时,HBM每一次更新迭代都会伴随着处理速度的提高。它以HBM(第一代)、HBM2(第二代)、HBM2E(第三代)、HBM3(第四代)和 HBM3E(第五代)的顺序开发,最新HBM3E是HBM3的扩展版本。目前GPU通常采用2/4/6/8堆叠的HBM,最多可在三个维度上堆叠12 层。

 

数据来源:山西证券


随着HBM已成为高性能计算、AI等领域的首选内存技术,其需求正随着AI领域的持续景气而高速增长。


目前,在AI芯片与单芯片容量增长的双重推动下,2024年HBM3E将成为主打产品,占比超过46%,且整个产业的HBM消耗量将大幅提升,增速预计超过200%,2025年HBM消耗量还将再翻倍。


寡头垄断,HBM市场彻底被引爆


目前,HBM市场格局集中,SK海力士占据主导地位,而HBM国产化率几乎为0。据Trendforce数据,2023年SK海力士市占率预计为53%,三星市占率38%、美光市占率9%。


数据来源:TrendForce,信达证券研发中心


如今,三星、SK海力士和美光都在积极投资HBM产能扩张计划,预计2025年新增产量将达到27.6万个单位,使得年度总产量增至54万个单位,年增长率将达到105%,实现产能翻倍。


图表来源:全球半导体观察制表


据TrendForce预计,以规格而言,HBM主流将在2024年移转至HBM3与HBM3E,而HBM412hi有望于2026年推出,HBM416hi产品预计2027年问世。


但就目前来看,一旦美国HBM禁令如期生效,美光作为美国本土企业,受限于出口管制,无法向中国大陆出售先进HBM产品,将导致三星近乎垄断中国市场HBM供应份额,同时也将会促使中国客户提前寻找替代方案,加速国产化进程,对HBM全球市场份额造成连锁反应。


对此,韩国作为全球HBM主要供应商,其三星电子和SK海力士HBM芯片在全球市场占据显著份额,亦对禁令表示关注。不过,韩国方面表示将继续与美国进行谈判,以尽量减少对产业的负面影响。


中国反制,美国反噬


面对美国的出口禁令,中国并非毫无还手之力。近年来,中国在半导体产业方面加大自主创新和研发力度,努力打造自主可控的半导体产业链,以应对潜在的外部风险。


随着HBM关注度不断扩大,国内众多大算力芯片创业公司纷纷采用HBM,满足日益增长的计算需求,部分国内厂商也正打入海外存储/HBM供应链,国产HBM正处于0到1的突破期。


目前,国内涉及HBM产业链的公司主要包括雅克科技、中微公司、和拓荆科技等。


其中,HBM工艺,拓荆科技为国内主要的ALD供应商之一,公司PEALD产品用于沉积SiO2、SiN等介质薄膜,在客户端验证中都取得了令人满意的结果。


TSV技术(硅通孔技术),中微公司为TSV设备的主要供应商,硅通孔技术是实现2.5D和3D先进封装的关键。


以下为HBM产业链梳理:



随着美国出口管制措施越来越频繁,其反噬自身的效应也在持续扩大。


日前,美国纽约联邦储备银行发布的《地缘政治风险与脱钩:美国出口管制的证据》报告揭示,原本意在“保护”美国企业的出口管制措施,实际却导致了供应链中断、运营成本攀升及市场竞争力削弱等负面效应。此外,报告还综合评估了美方对华出口管制在营收、盈利及融资等方面的实际影响,其中包括相关美企总计因此“蒸发”1300亿美元市值等。相比之下,中国企业通过寻找新供应商、拓宽采购渠道等措施,有效缓解了负面影响,显著降低了对美国技术的依赖。


11月25日,中国外交部发言人毛宁在例行记者会上表示,中方一贯坚决反对美方泛化国家安全概念,滥用出口管制措施,对中国进行恶意的封锁和打压。这种行为严重违反市场经济规律和公平竞争原则,破坏国际经贸秩序,扰乱全球产供链的稳定,最终损害的是所有国家的利益。中方将采取坚决措施,坚定维护中国企业的正当合法权益。




在生成式AI大模型等前沿领域的强劲驱动下,HBM产业正迅速崭露头角。一场关于HBM市场的争夺战已经悄然打响,中国应积极寻求创新突破,迅速抓住市场新机遇,减少依赖,实现自身的跨越式发展。

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