HBM在風口，也在浪尖

據悉，美國商務部BIS將於本週四（11月28日）“感恩節假期前”公佈限制中國科技發展的新出口管制措施，預計將有約200家中國芯片公司納入貿易限制名單，無法獲取美國公司的產品。

截至發文，未有出口管制措施發佈。

緊接着，另一套限制高帶寬存儲(HBM)出口到中國的規定，也預計在12月間對外公佈。該規定是更廣泛限制中國人工智能(AI)產業發展的一環。

AI的火熱，帶動HBM大紅大紫的同時，也將其推到風口浪尖上。

HBM，站在風口浪尖上

在AI快速發展的進程中，AI 芯片對數據處理速度和帶寬要求極高。

HBM通過創新的堆疊式設計，將多個 DRAM 芯片垂直堆疊並與 GPU 等緊密連接。這種結構極大地縮短了數據傳輸路徑，顯著提升了數據傳輸速率，能高效滿足 AI 芯片在大規模數據運算時對內存帶寬的迫切需求。也正因此，HBM成爲 AI 芯片實現高性能運算不可或缺的關鍵組成部分。

早在今年8月就有消息稱，美國考慮出臺對華半導體限制新規，美國商務部BIS欲將 HBM2、HBM3和HBM3E在內的更先進的HBM芯片，以及製造這些芯片所需的設備納入出口管制範圍。

自 2022 年 10 月起，美國頻繁推出限制舉措，企圖截斷中國獲取國外先進 AI 芯片的途徑，同時遏制中國內部製造先進 AI 芯片的能力。HBM 作爲高性能 AI 芯片不可或缺的關鍵部件，自然也被列入其限制範疇之內。

近日，外交部發言人毛寧在答記者問時表示，中方一貫堅決反對美方泛化國家安全概念，濫用出口管制措施，對中國進行惡意的封鎖和打壓，這種行爲嚴重違反市場經濟規律和公平競爭原則，破壞國際經貿秩序，擾亂全球產供鏈的穩定，最終損害的是所有國家的利益。中方將採取堅決措施，堅定維護中國企業的正當合法權益。

被中傷的，有兩大存儲龍頭

目前，全球HBM市場競爭格局高度集中，SK海力士、三星與美光三家企業佔據了主導地位。而談及爲何被捲入風波且受影響較大的主要有兩家存儲行業的領軍者，筆者則有必要爲諸位回溯一番過往歷史。

在此之前，先來關注一下受到影響較大的這兩家存儲龍頭—SK海力士與三星。

10月，SK海力士發佈了截至2024年9月30日的2024財年第三季度財務報告。財報顯示，得益於HBM的強勁需求，這家公司第三季度利潤和營收均創歷史新高。

SK海力士表示：“面向AI的存儲器需求以數據中心客戶爲主持續表現強勢，公司順應這一趨勢擴大HBM、eSSD（企業級固態硬盤）等高附加值產品的銷售，取得公司成立以來最大規模的季度收入。尤其是HBM銷售額大幅增長，實現環比增長70%以上、同比增長330%以上。”

SK 海力士雖未對外公佈其 HBM 業務的關鍵收入來源，然而可以明確的是，前期SK海力士憑藉其卓越的生產力和技術積澱，成功綁定了如英特爾、AMD等科技巨頭的HBM需求。而這些廠商所展現出的 HBM 需求規模頗爲龐大，或許構成了 SK 海力士 HBM 營收的關鍵支柱。

然而，SK海力士的 HBM 營收來源亦涵蓋了中國大陸市場的份額，雖其佔比相對不明，但同樣在整體營收格局中有着不可忽視的意義與影響。

隨着美國對華出口管制持續加碼，中國發展AI所需的存儲芯片便開始更多的轉向了三星、SK海力士這兩大韓國廠商。特別是在擔憂美國將限制AI所需的HBM芯片對華出口的背景之下，中國廠商開始囤積HBM產品。這也進一步推動了三星及SK海力士在中國營收的增長。

今年上半年，SK海力士在各地區的銷售總額中，中國和美國的銷售佔比分別高達29.8%和55.4%，合計佔其總銷售額的85.2%。其中，來自中國的銷售額達到了8.6061萬億韓元（約合64.3億美元），是去年同期的3.88萬億韓元的兩倍多；在美國的銷售額達到了15.9787萬億韓元（約合119.4億美元），是去年同期5.47萬億韓元的近三倍。

這一增長得益於多種因素，包括內存芯片價格的上漲以及對高性能存儲產品如HBM3E以及企業級SSD的強勁需求。

如果實施 HBM 禁令，SK海力士在中國市場的業務拓展會受到阻礙，損失一部分潛在的營收增長機會。

與此同時，或許另一家HBM龍頭——三星，面臨的挑戰要更大。

首先，如前文所述，SK 海力士將大量精力投注於國際廠商的 HBM 訂單應對之中，如此一來，其源自中國大陸的收入佔比相對有限。

其次，在存儲領域三大巨頭之中，除 SK 海力士與三星外的那一家巨頭因特定緣由（後續會詳細闡述）未能在中國市場開展銷售業務。

這般情形之下，便造就了三星佔據中國大陸絕大部分HBM市場的局面。

一旦相關禁令正式施行，三星於中國大陸的 HBM 業務必將深陷前所未有的艱難困境。不能在中國市場售賣 HBM 產品，這不僅會致使三星的業績表現大打折扣，還容易使其在國產化進程一系列連鎖反應的衝擊下，丟失這一市場。

財報顯示，2024年上半年，三星電子在中國市場銷售額翻倍，達到32.3萬億韓元，相比去年同期的17.8萬億韓元提升了約181%。這讓中國市場佔三星整體營收比重從21.74%擴大至30.81%。

上文提到，因特定緣由未能在中國市場開展HBM銷售業務的這一公司，便是美光。

美光受到的影響與另外兩家相比或是最小的。然而，從全球市場角度看，如果三星和 SK 海力士在中國市場受限，可能會引發全球存儲市場格局變化，屆時因爲三星和 SK 海力士的精力可能會更多地轉向其他市場，進而間接影響美光的全球營收。

三星、SK海力士等韓國企業可能會因爲依賴於美國EDA廠商Synopsys、Cadence的設計軟件，以及美國半導體設備大廠應用材料的半導體設備，因而受到新規限制。

此前有報道稱，對於美國可能對HBM芯片銷售實施新的出口限制，韓國產業通商資源部通商交涉本部長鄭仁教稱，韓國政府預計將就此事與美國進行談判。

鄭仁教表示，“當三家（生產HBM芯片的）企業中有兩家是韓國企業時，（出口限制）就會對我們產生很大影響，在（美國）沒有發佈任何官方聲明的情況下，我無法發表評論”。他同時稱，美方將與韓方合作，解決韓國企業的擔憂。

製造HBM，有兩大難點

HBM生產的核心難點之一在於晶圓級先進封裝技術，主要包括TSV、micro bumping和堆疊鍵合。

HBM首先使用TSV技術、micro bumping技術在晶圓層面上完成通孔和凸點，再通過TC-NCF、MR-MUF、Hybrid Bonding工藝完成堆疊鍵合，然後連接至 logic die，封測公司採用cowos工藝將HBM、SoC通過interposer硅中介層形成互通，最終連接至基板。

其中，HBM製造中TSV成本佔比最高，直接決定良率。TSV相較於傳統互連方式更有優勢。傳統方式是採取金屬佈線和引線鍵合技術相結合的方式實現互連封裝，其信號傳輸距離長，信號損耗大，降低了通道和電路的可靠性。同時，平面層內互連佈線複雜，容易導致信號和某些器件之間相互干擾。

此外，平面佈線也佔用了芯片一定的使用面積。相較於傳統方式，TSV採用垂直互聯方式，其優勢在於進一步提高了芯片的集成度，避免了空間的閒置和浪費，從而提高了芯片的堆疊密度。同時，由於是垂直空間互連，信號的傳輸效率和可靠性大大提高。硅通孔的應用使芯片的集成化、小型化和低功耗成爲可能。

HBM主要採用micro bumping工藝製備微凸點。晶圓微凸點是先進封裝中的關鍵基礎技術之一。其主要作用是電信號互連及機械支撐，目前絕大部分先進封裝均需要用到晶圓微凸點技術，而凸點的製備則是微凸點技術最爲關鍵的環節。HBM採用電鍍法制備微凸點。凸點製備方法有蒸發濺射法、電鍍法、化學鍍法、機械打球法、焊膏印刷法和植球法等。目前HBM的DRAM芯片之間主要通過micro bump（微凸點）互聯，micro bump是電鍍形成的銅柱凸點。

DRAM 生產能力也是一項關鍵制約因素。目前國內部分企業雖有一定的DRAM和先進封裝技術基礎，但掌握的DRAM工藝製程明顯落後於國際水平，且在DRAM上應用TSV、micro-bumping和堆疊鍵合等先進封裝工藝的經驗仍有較大差距。

國產廠商，提速追趕

HBM作爲當前AI領域首選的高帶寬內存技術，2023年其市場規模翻倍增長，達到約44億美元。根據Digitimes公佈的數據，中國HBM的需求約佔全球整體需求的7%，據此測算，2023年中國HBM市場規模約3.1億美元，前瞻產業研究院預測到2029年中國HBM行業市場規模將達到12億美元。

隨着國產化進程的推進，國內對自主可控的HBM需求也在擴大。今年6月，中國臺灣電子時報援引業內人士消息稱，IC設備和材料供應商已經看到中國企業對HBM等產品的需求強勁。

目前來看，打入HBM產業鏈的中國大陸企業中，有材料公司、封測公司、設備廠，也有代理商。

材料方面，飛凱材料表示，環氧塑封料是HBM存儲芯片製造技術所需要的材料之一，MUF材料按性狀和工藝分不同品種，目前公司MUF材料產品包括液體封裝材料LMC及GMC顆粒封裝料，液體封裝材料LMC已經量產並形成少量銷售，顆粒填充封裝料GMC尚處於研發送樣階段。

興森科技表示，公司的FCBGA封裝基板可用於HBM存儲的封裝，但目前尚未進入海外HBM龍頭產業鏈。

封測方面，長電科技、通富微電和盛合晶微等封裝廠商已經擁有支持HBM生產的技術（如TSV硅通孔）。長電科技在投資者互動中表示，其XDFOI高密度扇出封裝解決方案也同樣適用於HBM的Chip to Wafer 和Chip to Chip TSV堆疊應用；通富微電此前表示，南通通富工廠先進封裝生產線建成後，公司將成爲國內最先進的2.5D/3D先進封裝研發及量產基地，實現國內在HBM高性能封裝技術領域的突破。

雖然國內已具備TSV、bumping和堆疊等HBM中使用到的先進封裝工藝，但仍需積累生產經驗以實現商業化量產。

在其餘供應鏈上，芯片設計企業國芯科技則表示已與合作伙伴一起正在基於先進工藝開展流片驗證相關chiplet芯片高性能互聯IP技術工作，和上下游合作廠家積極開展包括HBM技術在內的高端芯片封裝合作。

紫光國微表示，公司HBM產品爲公司特種集成電路產品，目前還在研發階段。

在此背景之下，國產存儲廠商也正全力以赴投身於技術儲備與突破進程。

總的來說，HBM禁令對於中國來說既是挑戰也是機遇。中國將不得不面對供應鏈中斷、技術挑戰等短期影響，但同時也將加速自主研發進程、推動產業鏈自主化以及促進全球半導體產業格局的變化。通過採取有效的應對策略，中國有望在全球半導體市場中佔據更加重要的位置。