在冯·诺依曼计算机体系结构中，存在着“内存墙”和“功耗墙”问题，由于传统显存GDDR5面临着带宽低、功耗高等瓶颈，2013年，SK海力士与AMD联合开发了全球首款HBM产品。凭借TSV和2.5D封装技术，HBM实现了普通存储8.5倍的带宽，有效解决了内存墙问题。目前，算力要求推动了HBM等新型存储器超百亿美元新兴市场，进而提升Bumping、TSV、CoWoS等先进封装工艺需求，并带来设备及材料的增量需求。叠加国内自主可控需求持续增长，国内存储及HBM等催生的先进封装产业链发展空间巨大。

　　接下来，我们会对HBM行业进行深入分析。我们将首先从HBM的概念入手，进而具体探讨HBM的核心应用市场、行业发展历程、优势与不足、以及市场现状和趋势等相关方面。同时，我们将分析HBM市场规模的快速增长为其产业链哪些环节带来了利好影响，并介绍重点布局企业，以期为大家对HBM行业有更深入的了解和启发。

　　HBM是基于2.5/3D封装技术的新型存储器，满足高带宽、高速度等需求。HBM（High Bandwidth Memory）指高带宽存储器，是一款新型的CPU/GPU内存芯片，基于2.5D/3D封装技术将DRAM Die垂直堆叠，具备高带宽、高速度等特点。DRAM Die之间通过TSV（硅通孔）的方式连接，逻辑控制单元对DRAM进行控制，GPU和DRAM之间通过u Bump和Interposer（起互联功能的硅片）连通。目前最先进的HBM为第五代HBM3以及第六代HBM3E，封装的DRAM Die层数达到12层。

　　HBM目前最主要搭配AI的GPU使用，训练型AI服务器是最主要的增量市场。根据SK海力士，受益于HPC、AI、CPU等应用，HPC市场复合增长率达到40%左右，由于随着数据量呈指数级增长，以及AI/ML训练等高级工作负载的快速增长，预计AI服务器将是几年内HBM最大的下游市场。

　　历经多次迭代，性能多维提升。HBM拥有多达1024个数据引脚，显著提升数据传输能力。自2014年首款硅通孔HBM产品问世至今，HBM技术已经发展至第四代，HBM3带宽、堆叠高度、容量、I/O速率等较初代均有多倍提升。

　　HBM3E：8月21日，SK海力士宣布，公司开发出面向AI的超高性能DRAM新产品HBM3E，并开始向客户提供样品进行性能验证。据介绍，SK海力士将从明年上半年开始投入HBM3E量产。此次产品在速度方面，最高每秒可以处理1.15TB（太字节）的数据，其相当于在1秒内可处理230部全高清级电影。

　　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。

　　显存的重要性能指标有3个：显存频率（800MHz、1,200MHz、1,600MHz、2,200MHz）、显存位宽（32位、64位、128位、256位、512位、1,024位）、显存带宽（显存带宽=显存频率×显存额位宽/8bit）。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1,024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。

　　HBM相较于其他种类的内存也并非没有缺点，成本偏高、频率偏低使得其基本上目前只应用于中高端数据中心GPU及少数ASIC：

　　1）缺乏灵活性，HBM与主芯片通常封装在一起，不存在扩容可能。DDR产品形态稳定、标准化程度高，HBM封装的低灵活性对OEM厂商成本带来困难。虽然消费者市场对拓展性要求不搞（如Intel Lakefield、Apple M1），但目前HBM的成本使之望而却步。

　　2）HBM容量偏小，一些高阶的服务器DIMM达到96个，采用128GB RDIMM最多能达到12TB，HBM8层die也不过32GB，再结合成本考虑，更加无法满足数据中心要求。

　　3）访问延迟高，HBM的频率低于DDR/GDDR（由TSV封装决定，并行线路多时频率过高会有散热问题），CPU处理的任务具有较大的不可预测性，对延迟的敏感程度较高，而在GPU则对此并不敏感。

　　2016年，AlphaGo击败冠军棋手李世石，深度学习受到追捧，深度学习的核心在于通过海量数据训练模型，确定函数中的参数，在决策中带入实际数据得到最终的解，理论上来说，数据量越大得到的函数参数越可靠，这就让AI训练对数据吞吐量及数据传输的延迟性有了很高的要求，而这恰恰是HBM内存解决的问题，HBM因此获得重视。2017年，AlphaGo再战柯洁，芯片换成了Google自家研发的TPU。在芯片设计上，从第二代开始的每一代TPU，都采用了HBM。英伟达针对数据中心和深度学习的新款GPU Tesla P100，也搭载了第二代HBM内存（HBM2）。随着高性能计算市场的GPU芯片几乎都配备了HBM内存，存储巨头们围绕HBM的竞争也迅速展开。

　　去年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。目前主流的大模型训练芯片A100、H100均应用了HBM，与H100直接竞争的谷歌TPU v5和AMD MI300即将量产，后两者同样将采用HBM，AWS的Trainium和Inferentia也应用了HBM，并且，Google与AWS正着手研发新一代AI加速芯片，将采用HBM3或HBM3e。

　　目前，多家厂商竞相训练大模型，催生了大量需求，三星公司表示，今年收到的HBM订单同比增长一倍以上。根据金融时报的报道，2023年英伟达将出货55万片H100，2024年将出货150-200万片H100，Omdia预测2023年和2024年的HBM需求量将同比增长100%以上。2025年以后，在AI训练需求和AI推理需求的推动下，HBM的需求将继续快速增长，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。

　　目前全球HBM产能主要用于满足Nvidia和AMD的AI芯片需求。尽管内存制造商投入大量资金扩产，但由于需求激增，HBM的短缺状况继续恶化。占据全球GPU市场80%以上份额的Nvidia将于2024年第二季度开始量产GH200 Grace Hopper Superchip，这是一款采用HBM3E的新一代AI芯片。Nvidia的HBM需求预计将从2023年大约1200万颗翻倍增长到2024年2400万颗。

　　随着大型互联网客户自研AI芯片陆续推出，HBM客户群预计将大幅扩容。除了Nvidia之外，HBM的潜在客户数量也在快速增加，其中包括Google、AWS和Meta等正在积极自研AI芯片的科技巨头。

　　HBM对全球半导体市场的影响力将进一步加大。HBM作为今后AI时代的必备物料，虽然在内存市场中比例还不大，从成本端来看，HBM的平均售价至少是DRAM的三倍，此前受ChatGPT的拉动同时受限产能不足，HBM的价格一路上涨，与性能最高的DRAM相比HBM3的价格上涨了五倍。在近一年存储芯片景气低迷的环境下也展现出极强的盈利能力，从SK海力士在2023年7-9月当季DRAM业务两个季度来首次转为盈余就可见一斑。

　　据TrendForce数据，三大原厂SK海力士、三星、美光2022年HBM市占率分别为50%、40%、10%，2023年预计分别为53%、38%、9%。SK海力士作为“先行者”，2014年与AMD联合开发了全球首款HBM产品，打破技术限制，引入全新范式，具有功耗低、带宽高、密度高、占用空间小的特点；2021年开发出全球首款HBM3，持续巩固其市场领先地位，同时为AI创新实施奠定基础。

　　2023年AI需求的强劲增长导致客户超额下单，即便厂家扩大产能仍无法完全满足客户需求。展望2024年，集邦咨询认为，基于各厂家积极扩产的策略，HBM供需比有望获改善，预计将从2023年的-2.4%，转为0.6%。

　　长期来看，每一代HBM产品的平均销售单价都会逐年下降，因为HBM为高毛利产品，其平均单价远高于其他类型的DRAM产品，厂家期望用小幅让价的策略，去拉抬客户的需求量，因此2023年HBM2e和HBM2的价格均出现下跌。受到AI的强劲需求的推动，今年HBM3的价格上涨了60%以上，2024年HBM3价格预计将与2023年持平。预计，2023年主流需求自HBM2e转往HBM3，需求比重预计分别为50%及39%。2024年市场需求将大幅转往HBM3，HBM3比重预计达60%。由于HBM3平均销售单价远高于HBM2e与HBM2，因此将助力原厂HBM领域营收增长，有望进一步带动2024年整体HBM营收至89亿美元，同比增长127%。

　　HBM产业链工艺流程包括晶圆测试、中段制造、后段封测等环节。目前，SK Hynix、Samsung等厂商在HBM产业链中承担前道晶圆厂和中道封测厂的角色，台积电等厂商承担后道封测厂的角色。SK Hynix、Samsung、台积电三家企业在产业链中最具地位。目前国内厂商则主要处于上游材料领域，考虑到AI对整个存储产业链的拉动，叠加行业需求持续复苏、国产自主可控需求持续提升，国内存储及HBM等催生的先进封装产业链发展空间巨大。

　　HBM采用2.5D+3D封装工艺，采用的核心封装工艺包括Bumping、RDL、FC、TSV、CoWoS等。封装工艺主要有四项功能：①保护芯片免受外部冲击或损坏；②将外部电源传输至芯片，保证芯片的正常运行；③为芯片提供线路连接，以便执行信号输入和输出操作；④合理分配芯片产生的热量，确保其稳定运行。HBM采用“2.5+3D”封装工艺，即分别在DRAM Die上和硅中介层上制作TSV，主要使用的封装工艺如下：

　　2）HBM通过TSV和微凸块连接下方的HBM逻辑控制die（Base Die），逻辑控制die再通过凸块（μ bump）连接下方的硅中介基板（Si interposer）；

　　3）HBM Stack通过CoWoS等2.5D封装工艺，和CPU/GPU等并排铺设在硅中介基板上方，CPU/GPU等逻辑die采用倒片封装（FC）形式和硅中介基板连接，存储器和GPU等逻辑芯片之间通过RDL实现通信；

　　晶圆级封装采用凸块（Bump）取代键合引线，凸块可以分布在整个芯片表面形成信号触点。凸块工艺即在晶圆切割成单个芯片之前，在晶圆上以整个晶圆的形式形成由焊料组成的“凸块”或“球”，这些凸块是芯片和基板互连形成单个封装的基本互连组件。传统的引线键合工艺中，接合焊盘/引脚放置在外围区域，但用于凸块的I/O焊盘可以分布在芯片的整个表面，每个凸块都是一个信号触点，从而可以缩小芯片尺寸并优化电气路径，因此凸块工艺广泛用于倒装芯片封装、扇入或扇出型封装工艺。

　　凸块可以由共晶、无铅、高铅材料或晶圆上的铜柱组成，高端应用多采用铜柱作为凸块。含铅焊料作为凸块有多年历史，但已经被锡基无铅焊料取代并用于倒装封装等工艺，而在AI、HPC、基带、高性能存储等应用场景，铜柱凸块（Cu Pillar Bump，CPB）逐渐取代无铅锡球，主要系CPB的精细节距（Fine Pitch）更小，无铅锡球的Fine Pitch一般为130-250um，铜柱凸块的Fine Pitch可缩小至130-40um左右，采用铜柱凸块的芯片尺寸较锡球能够缩小5-10%，衬底层可从6层减少到4层，基板成本下降约30%；铜柱凸块还具有改善的电子迁移阻力，能够减少功率损耗和信号延迟，同时实现更好的散热性能。无铅锡球整体由锡金属构成，铜柱则分为三层结构，包括铜金属柱、一层薄镍金属作为铜柱的扩散屏蔽层、锡/银金属作为焊帽。

　　凸块工艺（Bumping）流程为制备UBM和形成凸块，主要使用PVD设备、涂胶显影机、电镀机、刻蚀机、回流炉等设备。在制作凸块前，首先需要在芯片表面需要生长凸块的区域制作凸块下金属（Under Bump Metallization，UBM），用于阻挡凸点金属扩散至下层金属焊盘中；在完成制备UBM后，凸块的制备可以采用三种方式：电镀、印刷锡膏固化和植球方式，电镀方式形成铜柱等凸块，在电镀焊料、去除光刻胶和刻蚀掉溅射金属后，通过回流进行固化；印刷锡膏固化方式通过将含焊锡料的改性锡膏通过贴片、回流焊等加热固化；植球方式则通过植球机将预成型的凸块印制在UBM上。

　　TSV技术专为2.5/3D封装而生，能够以最低的能耗提供极高的带宽和密度。TSV（Through-Silicon Via）即硅通孔技术，是目前最先进的封装技术之一，与传统的SIP等封装技术相比，TSV的垂直连接可以允许更多数量的连接，因此具备更好的电势能、更低的功耗、更宽的带宽、更高的密度、更小的外形尺寸、更轻的质量等优势，是实现电路小型化、高密度、多功能化的首选解决方案。2.5/3D TSV技术已经广泛用于AI GPU基板上的HBM中，DRAM各层Die之间的连接采用3D TSV工艺，HBM芯片和下方的金属凸块之间的连接采用2.5D TSV工艺。

　　TSV工艺价值量在HBM3D封装工艺中占比最高。3D TSV是HBM堆叠工艺中成本占比最高的工艺，根据3DinCites，考虑4层DRAM Die和1层逻辑die堆叠的HBM结构，在99.5%和99%的芯片键合（die bonding）良率下，TSV制造和TSV通孔露出工艺分别占其成本的30%和29%。

　　TSV技术主要涉及深孔刻蚀、沉积、减薄抛光等关键工艺。首先利用深反应离子刻蚀（DRIE）法行成通孔；使用化学沉积的方法沉积制作绝缘层、使用物理气相沉积的方法沉积制作阻挡层和种子层；选择一种电镀方法在盲孔中进行铜填充；使用化学和机械抛光（CMP）法去除多余的铜。完成铜填充后则需要对晶圆进行减薄；最后进行晶圆键合。从成本来看，TSV工艺中通孔蚀刻占比最高，为44%，其次为通孔填充和减薄，分别为25%和24%。此外，HBM后续还需通过创建KGSD来完成硅通孔芯片的堆叠封装。

　　HBM和GPU等芯片采用TSMCCoWoS技术进行整体封装，能够减少封装体积和功耗等。目前立体封装主要包括2.5/3D封装，2.5D封装主要指将存储、记忆体等其他芯片，并排铺设在硅中介板（Silicon Interposer）上，经过微凸块（Micro Bump）连接，以实现硅中介板上不同芯片之间的通信；再通过硅穿孔（TSV）来连接下方的金属凸块，再由导线D封装致力于实现芯片如HBM中DRAM Die的垂直堆叠。目前，英伟达AIGPUDGXA100、H100、H200等均采用台积电的CoWoS（Chipon Wafer on Substrate）技术，首先将芯片通过CoW（Chip on Wafer）工艺连接至硅中介层（Interposer），再通过OS（On Subtrate）工艺将CoW芯片和基板连接，整合成CoWoS。

　　据台积电预计，目前其CoWos产能供应紧张，2024-2025年将扩产，2024年其CoWos产能将实现倍增。台积电在CoWoS工艺处于领先地位。自去年以来CoWoS需求几乎翻倍增长，明年需求将持续强劲。由于目前市场需求大于产能，台积电表示当前首要任务是增加CoWoS产能，必要情况可能会通过转厂方式生产；台积电于23Q3法说会上表示，2024年CoWoS产能将翻倍。

　　倒片封装（FilpChip，FC）将芯片翻转，在先进封装工艺中取代引线键合。倒装键合（Flip Chip Bonding）指通过在芯片顶部形成凸点，并将芯片倒转过来，实现芯片的有源区域和基板间的电气和机械连接。倒片封装在先进封装工艺中取代引线键合，主要系①引线键合对于可进行电连接的输入/输出（I/O）引脚的数量和位置有限制，而倒片封装不存在此种限制；②倒片封装的电信号传输路径短于引线键合。在引线键合方法中，金属焊盘在芯片表面采用一维方式排列，无法出现在芯片边缘或中心位置，而倒片键合方法在键合至基板或形成焊接凸点的过程中不存在任何工艺方面的限制，因此在倒片封装中，金属焊盘可以采用二维方式全部排列在芯片的一个侧面，增加金属焊盘的数量；另外，用于形成凸点的焊盘可以布置在芯片顶部的任何位置，用于供电的焊盘可以布置在靠近需要供电的区域，进一步提升电气性能。

　　FC封装采用回流焊或热压工艺形成芯片上的凸点与基板上的焊盘连接。倒装封装首先将焊球附着在芯片焊盘上，再将芯片正面朝下放置在基板上，焊球通过回流焊（Reflow）或热压缩（Thermo Compression）工艺实现和基板的连接。回流焊工艺是倒装封装中最主流的工艺，又称为C4工艺（Controlled Collapse Chip Connection），通过在回流炉的高温下融化结合处的凸点；热压缩工艺通过向接合处施加热量和压力，一般用于I/O密度更高的铜柱凸点。热压工艺的成本高、装片工艺也要求更高的精度，导致目前耗时较长。

　　先进封装为全球封测市场贡献主要增量。2.5D/3D封装、扇形封装(FOWLP/PLP)等技术的发展成为延续摩尔定律的最佳选择之一，带动先进封装技术在整个封装市场的占比正在逐步提升。据Yole数据，2020年先进封装全球市场规模为304亿美元，占比为45%；预计2026年市场规模增至475亿美元，占比达50%，2020-2026E CAGR约为7.7%，优于整体封装市场和传统封装市场成长性。

　　HBM中大量增加前道工序，前道检、量测设备主要增量来自微凸点、TSV、硅中介层等工艺，另外HBM中增加的预键合晶圆级测试和KGSD相关的封装级测试也带动分选机、测试机、探针台等后道测试设备的数量和精度提升；HBM堆叠结构增多，要求晶圆厚度不断降低，进而提升减薄、键合等设备需求；HBM多层堆叠结构要求超薄晶圆和铜-铜混合键合工艺，增加了临时键合/解键合以及混合键合设备需求，各层DRAM Die的保护材料也非常关键，对注塑或压塑设备提出较高要求；另外，诸如划片机、固晶机、回流焊机/回流炉等传统设备需求也均受益于HBM封装带来的工艺步骤提升和工艺变革带来的价值量提升。

　　1）前道检/量测：HBM中全部的DRAM Die均需要100%检测，并且由于HBM中的铜凸点、铜柱、TSV、UBM（凸点下金属层）的结构极其复杂，其质量影响整个HBM及CoWoS封装的良率，因此需要对每个关键结构的大小、情况、精确程度等进行量测，此环节使用的设备包括前道检测和量测设备；

　　2）凸块（Bump）制造：介于前道晶圆制造和后道封装工艺之间，是扇入（Fan-in）封装、芯片级封装（CSP）、系统级封装（SiP）、芯粒封装（Chiplet）等工艺的必要环节，TSV、晶圆级封装（WLP）等均是凸块制造工艺的延伸。在HBM中，微凸块（u Bump）用于HBM之间DRAM Die、HBM和硅中介层之间的连接，C4Cu凸点用于硅中介层和封装基板之间的连接，实现电气互连和应力缓冲。如前文所述，Bumping工艺主要使用PVD设备、涂胶显影机、电镀机、刻蚀机、植球机、回流炉等设备；

　　3）TSV制造：如前文所述，TSV工艺主要包括前段的通孔成型工艺和中段的通孔露出和背面金属化工艺，使用的设备主要包括刻蚀机、PECVD、PVD、电镀机、减薄机、CMP、键合机等；

　　4）硅中介层（Interposer）制造：主要包括形成TSV、双面RDL和凸块制造、临时键合和解键合、晶圆减薄、切片等工序。RDL（Redistribution Layer，重新分配层）是额外金属布线层，通过重新排列I/O焊盘，满足封装工艺更复杂的功能需求，例如将HBM堆栈与SoC等逻辑芯片相连。凸块工艺可以看做是点与点的连接，RDL工艺则是面阵连接，RDL制备使用的设备与凸块类似，主要包括光刻机、刻蚀机、溅射、CVD、电镀设备等，完整的硅中介层制造还主要需要临时键合/解键合机、背面减薄机等；

　　5）后道封装：传统封装工艺流程包括晶圆背面减薄、划片/切割、贴片/固晶、互连、模塑、激光打标、切筋成型等步骤，HBM的多层堆叠结构显著提升晶背减薄、键合等设备的需求，并且对注塑机提出更高要求；

　　6）后道测试：在晶圆制造之后、封装开始之前，需要首先使用探针台、测试机等将不良芯片剔除，探针台接触裸芯片上的PAD点，并连接测试机完成测试过程，再将不良芯片进行打点标记，形成晶圆Map图；在封装完成后，需要分选机配合测试机进行成品芯片的终测，该环节主要使用的设备包括探针台、分选机、测试机；

　　7）板卡级组装和整机组装：为HBM封装的最后一道工序，主要将引脚通过PCB上的导线和其他器件建立连接，工艺涉及通孔插装技术、表面贴装技术等，为了实现PCB组装工艺，使用的设备主要包括焊膏涂覆设备、丝网印刷机、点胶机、贴片机、回流炉、清洗机、自动光学检测设备等；为了提供PCB基板，使用的设备主要包括真空层压机、钻孔机、通孔电镀设备、涂胶机、光刻机、显影机、刻蚀机、丝网印刷机、电镀铜设备、自动光学检测仪等。

　　EMC起到保护芯片的功能，在传统和先进封装中均广泛应用。环氧塑封料（Epoxy Molding Compound，简称EMC）全称为环氧树脂模塑料，属于包装材料，是用于半导体封装的一种热固性化学材料，由环氧树脂为基本树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等填料，以及添加多种助剂加工而成，主要功能是保护半导体芯片不受外界环境（水汽、温度、污染等）的影响，并实现导热、绝缘、耐湿、耐压、支撑等复合功能。EMC在传统引线键合封装和先进封装中均广泛应用，FOWLP、多层堆叠封装对塑封料提出了更高的性能要求。

　　EMC主要包括液态塑封料（LMC，LiquidMoldingCompound）与颗粒状环氧塑封料（GMC，GranularMoldingCompound）。1）GMC指采用均匀撒粉的方式，在预热后变为液态，将带有芯片的承载板浸入到树脂中而成型，具有操作简单、工时较短、成本较低等优势；2）LMC指通过将液态树脂挤压到产品中央，在塑封机温度和压力的作用下增强液态树脂的流动性，从而填满整个晶圆。LMC具备可中低温固化、低翘曲、模塑过程无粉尘、低吸水率及高可靠性等优点，是目前用于晶圆级封装的相对成熟的塑封材料。

　　EMC的填充料成本占比最高，主要无机填料为球形硅微粉和球形氧化铝。目前常见的环氧塑封料主要组成为填充料（60-90%）、环氧树脂（18%以下）、固化剂（9%以下）、添加剂（约3%）。在先进封装中，环氧塑封料的主要要求为高耐潮、低应力、低α射线、耐浸焊和回流焊，需要保证塑封性能好，因此环氧塑封料必须在无机树脂基体内掺杂无机填料，现有的无机填料基本均为二氧化硅球形微粉，具有降低塑封料的线性膨胀系数。增加热导，降低介电常数，环保、阻燃，减小内应力，防止吸潮，增加塑封料强度，降低封装料成本等作用。另外，针对HBM封装等高导热存储芯片封装领域，颗粒封装材料（GMC）中一般将TOP CUT20um以下球形硅微粉和Lowα球形氧化铝复配混用，散热要求越高的场景，Low-α球铝的占比会越高。

　　2021年国内EMC市场规模约66亿元，HBM带动EMC和球形硅微粉等市场增长。根据华海诚科招股书，2021年中国包封材料市场规模为73.6亿元，EMC占比大约90%，即市场规模大约66.24亿元。在传统封装领域，内资EMC厂商份额逐渐提升，在SOP、QFP等领域仍存在一定替代空间；在先进封装领域，市场份额基本被住友电木、蔼司蒂、京瓷等外资厂商占据，内资厂商多处于客户验证阶段，少数厂商产品实现小批量产。

　　电镀液及添加剂主要用于铜互联工艺，全球市场空间接近10亿美元。电镀液在IC制造和先进封装中用于铜互联工艺，该工艺贯穿整个芯片制造过程，随着先进封装对镀铜材料需求快速增加，大马士革铜互联、先进封装凸块电镀（Cu Pillar/Bump/RDL/UBM）、硅通孔（TSV）电镀等材料市场不断扩大，在先进芯片中互联材料首尾连接可长达约30英里。根据TECHCET，铜互联材料是电镀材料最大的细分市场，2022年全球半导体用电镀材料市场规模约10.2亿美元，预计到2026年增加至13.8亿美元。

　　IC制造工艺中金属布线用于连接电子元器件层，铜互联采用电镀方式实现铜的填充。IC最初采用铝作为导体，二氧化硅作为绝缘体来构造互联层，整个互联过程从在晶圆表面沉积铝开始，然后通过选择性刻蚀形成布线图案，沉积氧化物绝缘体，并利用CMP使晶圆表面平坦化；随着器件特征尺寸缩小，越来越薄的铝线无法实现所需的速度和电性能，铜互联结构逐步取代铝互联；然而由于铜不易形成挥发性化合物，因此使用等离子干法刻蚀铜的方法并不可行，因此工程师选择采用大马士革铜互联镶嵌工艺（即借鉴大马士革的珠宝行业，先在基底金属上刻蚀图案，再将贵金属嵌入图案中），先沉积和刻蚀电介质材料，再将铜填充到图案之中。为了实现高深宽比图案特征，必须采用电镀而非PVD或CVD来填充铜金属。

　　HBM引入铜互连工艺，电镀液主要用于形成铜柱凸块、TSV等结构。由于HBM中需要的Bumping、RDL、TSV等先进封装工艺引入前道电镀工艺环节，自然带来电镀液需求提升。1）在Bumping工艺中，电镀步骤位于涂胶显影工艺环节之后，用于制备一定厚度的金属层作为UBM；2）在RDL工艺中，每层RDL布线均需要电镀来形成铜凸块；3）TSV技术的核心是在晶圆上打孔，并在硅通孔中进行镀铜填充，从而实现晶圆的互联和堆叠，在无需继续缩小芯片线宽的情况下，提高芯片的集成度和性能。和芯片制造铜互连工艺相比，TSV电镀的尺寸更大，通常需要更长的沉积时间、更高的电镀速率以及多个工艺步骤，铜互连电镀液及添加剂成本占TSV工艺的总成本比重也更高。

　　聚酰亚胺具有最高的阻燃等级，高端光敏聚酰亚胺主要用作光敏光刻胶和先进封装树脂。聚酰亚胺（Polymide，PI）指分子结构主链中含有酰亚胺结构的高分子聚合物，高性能PI的主链大多以芳环和杂环为主要结构单元。PI具有最高的阻燃等级（UL-94），良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能、耐辐照性能、低节点损耗等，这些性能在很宽的温度范围（-269℃-400℃）内不会发生显著变化。光敏聚酰亚胺（Photosensitive Polyimide，PSPI）是一类在高分子链上兼有亚胺环和光敏基因，具备良好的感光性能，主要用于光刻胶和电子封装领域。

　　作为光刻胶：在PSPI中添加增感剂、稳定剂等可以得到PSPI光刻胶，相较于传统光刻胶，PSPI光刻胶无需涂覆光阻隔剂

　　作为电子封装材料：PSPI可用于：缓冲涂层、钝化层、α射线屏蔽材料、层间绝缘材料、晶片封装材料等，还可以用于集成电路和多芯片封装件的封装。

　　在HBM中，PSPI主要用于硅中介层的RDL等。在WLCSP封装中，为了缓解焊球凸点和再布线层对芯片产生的应力，会在芯片表面和再布线层表面涂覆一层高分子薄膜材料，成为再钝化层（Repassivation Layer）。目前，再钝化层材料除了PSPI外，还包括聚苯并咪唑（Polybenzoxazole，PBO）和苯并环丁烯（Benzocyclobutene，BCB）。

　　封装基板（PackageSubstrate）可分为有机基板和陶瓷基板。有机基板由有机树脂和玻璃纤维布为主要材料，一般采用铜箔作为导体，有机树脂包括：环氧树脂（FR4）、BT树脂（耐高温双马来酰亚胺三嗪）、PPE树脂（聚苯醚树脂）、PI树脂（聚酰亚胺树脂）等；陶瓷基板具备更好的机械和热性能，通常包括：HTCC、LTCC、氮化铝等。英特尔主导研发了一种以ABF（Ajinomoto Build-up film）作为原材料的基板，相较于BT基板，ABF材质可用于线路较细、高讯息传输的IC，比如CPU、GPU等芯片。ABF作为基板的优势在于，铜箔基板上面附着ABF增厚薄膜就可以直接电镀铜来形成金属布线，不需要热压过程。

　　在HBM中，硅中介层一般采用FC-BGA（球栅阵列封装）和下方封装基板相连，采用锡球来代替引线框架，锡球附着于基板底部，引线与基板顶部连接，基板中心位置由名为“芯板（Core）”的材料构成，通过将铜箔与浸渍过有机树脂的玻璃纤维粘合在一起，金属引线在铜箔表面形成，之后在铜箔上涂覆阻焊剂，露出作为保护层的金属焊盘/引脚。

　　半导体先进封装尤其是HBM CoWoS封装核心增量来自Bumping、TSV、RDL等工艺，增量需求最大的设备主要为检/量测、减薄、电镀、键合、模塑机台，并且先进封装也为激光切割机、固晶机、回流炉、后道测试机/分选机/探针台等传统封装设备带来一定需求提升。

　　用于高端先进封装的设备份额主要为海外厂商占据，例如先进封装检/量测领域的Camtek、ONTO；减薄领域的DISCO；电镀领域的AMAT、ASMPT；键合领域的SUSS、EVGGroup；塑封领域的TOWA、YAMADA等；芯片贴装领域的BESI等。由于AI等领域需求旺盛，Camtek、BESI、SUSS等厂商面向先进封装如HBM和异构集成、AI应用的订单均创下历史新高，并仍在持续增长；

　　用于高端先进封装的材料品类繁多，且更为分散，主要包括IC封装载板、ABF基板层介电材料、制造封装基板核心层材料、环氧树脂固态封装材料、导线架、焊线材、底部填充剂等，市场份额大多被美国、日本、德国厂商占据，核心供应商包括日本住友化学、日本昭和电工、美国杜邦等。

　　AI对GPU高带宽需求将催生HBM将近百亿美金市场，以HBM为代表的先进封装封测技术、设备和材料等需求有望持续提升。据前文预计，到2024年HBM有望营收至89亿美元。以HBM为代表的先进封装市场对封测技术、先进封装设备及材料需求持续增长，同时国内先进封装封测、设备、材料等产业链有望持续受益，国内厂商在相关领域不断导入。

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　　2023年5月21日，据网信办发布，美光公司产品存在较严重网络安全问题隐患，对我国关键信息基础设施供应链造成重大安全风险，影响我国国家安全。为此，网络安全审查办公室依法作出不予通过网络安全审查的结论。按照《网络安全法》等法律法规，我国内关键信息基础设施的运营者应停止采购美光公司产品。美光回应表示，中国国家互联网信息办公室（CAC）审查决定对美光的业务影响目前仍不确定，包括移动设备制造商在内的某些美光客户已接到中国的关键信息基础设施（CII）运营商或政府代表的通知，涉及到未来使用美光产品的事宜。美光总部在中国约50%的业务可能会受到影响，相当于美光全球收入的低两位数百分比，可能会受到影响。尽管美光受影响的一部分市场可以由三星、SK海力士等填补，但将加速长鑫存储等原厂国产DRAM导入，以及存储芯片、模组、封测、主控芯片等产业链标的国产自主可控进程。

　　SK海力士技术领先，核心在于MR-MUF技术。HBM2及之前代次产品，DRAM Die之间键合的主要方式是基于热压键合的TC-NCF，但受限于材料流动性以及bump数量限制存在导热以及其他工艺缺陷等问题。MR-MUF是海力士的高端封装工艺，通过将芯片贴附在电路上，在堆叠时，在芯片和芯片之间使用液态环氧树脂塑封填充并粘贴。对比NCF，MR-MUF能有效提高导热率，并改善工艺速度和良率。

　　MR-MUF工艺的核心难点在于堆叠芯片过程中产生的热翘曲问题（LMC与硅片之间的热收缩差异导致），以及芯片中间部位的空隙难以填充。LMC是SK海力士HBM产品的核心材料，本身具备可中低温固化、低翘曲、模塑过程无粉尘、低吸水率以及高可靠性等优点，通过大量的材料配方调试及热力学验证解决热收缩差异问题。另一方面，通过改变EMC与芯片的初始对齐方式以及图案形状有效解决了填充存在缝隙的问题。

　　除了MR-MUF技术，SK海力士还在积极布局各种封装技术，包括混合键合（HybridBonding）以及Fan-outRDL（扇出型重新分配层）等多项技术。其中，混合键合技术是指采用Cu-to-Cu（铜-铜）键合替代传统焊接，进一步缩小间距，同时作为一种无间隙键合（Gapless Bonding）技术，在芯片堆叠时不使用焊接凸块（Solder Bump），因此在封装高度上更具优势。扇出型RDL技术适用于多个平台，SK海力士计划将该技术用于Chiplet为基础的集成封装。线间距（Line Pitch）和多层（Multi-Layer）是扇出型技术的关键，SK海力士计划2025年将确保1微米以下或亚微米（Sub-micron）级水平的RDL技术。

　　SK海力士于21年10月即发布HBM3，并于2022年6月正式量产，23年4月，SK海力士实现了全球首创的12层硅通孔技术垂直堆叠芯片，容量达到24GB，比上一代HBM3高出50%，并且具备了ECC校检（On Die-ErrorCorrection Code）功能，可以自动修正DRAM单元（cell）传输数据的错误，从而提高了产品的可靠性。此外，SK海力士计划在今年年底前提供HBM3E样品，并在2024年开始量产，公司将HBM4的生产目标定在了2026年。

　　万亿韩元新建封装线。为了应对HBM市场的需求，三星电子已从三星显示（Samsung Display）购买了天安厂区内的部分建筑物和设备，用于建设新的HBM封装线亿韩元。三星电子预计在新的封装线上大规模生产HBM，并且正在投入量产8层、12层的HBM3产品。三星预计将在2023年Q4开始向北美客户供应HBM3，HBM3销售额在三星DRAM总销售额占比预计将从2023年的6%提升到2024年的18%，并将在2023下半年推出具有更高性能和更大容量的HBM3P，目前已经开始向客户提供8层HBM3E的样品传输速率超过1.2TBps，并计划在2024Q1推出12层HBM3E的样品，在2025年实现HBM4的量产，进一步提升HBM的性能和容量。

　　三星展示的最新的路线规划中，除了带宽、能耗以及容量及堆叠数的规划，还计划在HBM4上使用FinFET节点替代平面型MOSFET来生产对应逻辑Die，并且封装方式将从基于Bump连接的CoW（Chip on Wafer）变为基于Pad连接Bumpless形式。

　　三星作为存储厂商和晶圆代工厂，既提供了HBM方案也提供了多HBM封装方案，一站式的方案有助于收获更多订单：

　　三星提供了2.5D和3D在内的丰富的先进封装交钥匙解决方案。包括I-CubeS、I-CubeE、X-Cube(TCB)和X-Cube(HCB)四个不同的封装类型：1）I-CubeS和I-CubeE都是2.5D封装技术的代表：它们的技术特点是，在一个85x85mm²的封装中，可以同时放置多个HBM（目前是8个），并且互连层的面积是一个标准光罩的三倍，即3x reticle。它们的微凸块间距和互连层C4间距分别是40µm和150µm。I-CubeS和I-CubeE的未来发展方向是，将互连层的面积扩大到4xreticle，将HBM的数量提升到12个，将微凸块间距和互连层C4间距缩小到25µm和125µm，以及将封装的尺寸增加到100x100mm²；

　　2）3D封装技术X-Cube(TCB)和X-Cube(HCB)：区别在于是否使用凸块连接技术。X-Cube(TCB)的微凸块间距和硅片厚度分别为25µm和40µm，而X-Cube(HCB)则展现了更高的技术水平，其微凸块间距和硅片厚度仅为4µm和10µm，这反映了其在精度上的提升。

　　展望未来，为解决封装越来越大的问题，三星提出了两种解决方案：1）在一个logic die上堆叠DRAM Die，提升功耗效率40%，降低延迟10%；2）将Cash DRAM堆叠在logic die上，提升功耗效率60%，降低延迟50%。

　　在内部互联的技术上，如果Bump pitch超过20μm，可以采用基于TCB的微凸块连接技术。但未来若使用基于HCB的铜对铜连接技术，可以实现更小的bump size和bump pitch，将密度提高100倍，带宽提高150倍，功耗效率提高30%。

　　光互连将发挥重要作用，使用光学I/O的优势是可以实现非常高的带宽密度和非常低的功耗。三星有两种光学I/O的构想：一种是直接用光学I/O连接逻辑和存储（包括HBM）；另一种是用光学I/O连接逻辑封装和存储封装。

　　24年量产HBM3E，供应英伟达下一代GPU。美光在此前的财报电线E实现追赶，预计其HBM3E将在2024Q3或者Q4开始为英伟达的下一代GPU供应。11月6日美光在台中四厂正式开工，宣布将集成先进的探测和封装测试功能，生产HBM3E等产品，以应对人工智能、数据中心、边缘计算和云端等各种应用的需求不断增加。美光也公布了最新的HBM产品及规划，在技术层面进行多项变革和创新，以进行追赶并期望于实现领先。首先是将硅通孔(TSV)数量比目前的HBM3产品提升两倍，并将互连尺寸缩小了25%，更密集的金属TSV互连有助于改善器件各层之间的热传递，从而降低热阻。美光还缩小了HBM3Gen2堆栈中DRAM设备之间的距离，封装的这两项变化显提高了热传递效率。

　　根据存储线路图，除了即将推出的HBM3Gen2产品之外，美光还宣布已经在开发HBM Next内存，预计在2026年推出，该HBM将为每个堆栈提供1.5TB/s–2+TB/s的带宽，容量范围为36GB至64GB。美光计划在2026年至2027年期间推出36GB至48GB的12-Hi和16-Hi堆栈，HBM4E将在2028年量产。HBM4的增强版本预计将获得时钟，将带宽提升到2+TB/s，并将每个堆栈的容量提升到48GB至64GB。

　　持续加大研发投入力度。公司前三季度研发费用5.26亿元，同比增长16.89%，占营收比重43.5%。在将现有产品领域做专、做强，保持产品市场领先地位的基础上，重点开拓了探针台、数字测试机等产品，不断拓宽产品线，并积极开拓中高端市场，产品结构持续改善。

　　2023年完成长奕科技资产过户，优质资产及业务纳入公司。公司于2022年通过了发行股份购买资产收购长奕科技（马来西亚Exis）的审批，并于2023H1完成了资产过户。EXIS主要从事集成电路分选设备的研发、生产和销售，核心产品主要为转塔式分选机，EXIS在转塔式分选机细分领域积累了丰富的经验。本次交易完成后，标的公司优质资产及业务将进入上市公司，有助于公司丰富产品类型，实现重力式分选机、平移式分选机、转塔式分选机的产品全覆盖，通过公司与EXIS在销售渠道、研发技术等方面的协同效应，提升公司的盈利能力与可持续发展能力。

　　Mini/Microled加速渗透，设备环节率先迎接扩产景气度。MiniLED背光在亮度、对比度、色彩还原等方面远优于LCD显示屏，在平板、笔电、电视等中大尺寸显示方面有成本优势，TrendForce预计2025年MiniLED出货将达到2600万片。受益于新能源车渗透率提升，车载MiniLED市场不断扩大，据Omdia预计，2023年全球车载显示市场规模将达到95亿美元。公司掌握高速精准运动控制技术、单邦双臂同步运行技术、MiniLED缺陷检测算法等核心技术，绑定制造环节三星、京东方、三安等龙头客户，2023年设备订单预计迎来非线性爆发。

　　拓展半导体产品矩阵，国产替代空间打开。受益于封装技术的迭代，对固晶精度的要求越来越高，固晶机市场增速领涨半导体封测设备。公司以固晶机业务为基，拓展焊线机和分选设备，与通富微电、华天科技、扬杰科技等客户合作紧密，我们看好公司后道设备在客户处的单线价值量仍有数倍增长空间。随着封测厂稼动率回暖，预计资本开支将会于2024年恢复，拉动封测设备需求上行。2021年封测设备中的焊线%，国产替代空间广阔。

　　电镀液为先进封装材料中第一大单品，较传统产品价值量提升翻倍以上。内资PCB公司不断扩产，带动电子Kaiyun网址 开云化学品需求扩张，其中载板国产化需求迫切，增速领先其他细分种类。高端IC载板如ABF载板的电子化学品成本占比相较于普通PCB的提升2倍以上，达12%。3D封装中TSV渗透率迅速提升，据Vantage Market Research预测，TSV市场2022-2026年CAGR为16%，电镀液对TSV性能至关重要。公司载板、TSV和Interposer产品突破在即，有望提升毛利和进一步打开高端市场空间。

　　公司主要产品为PCB专用电子化学品，高端产品市占率国内第二。公司产品为应用于高端PCB生产中沉铜、电镀、铜面处理等环节的专用电子化学品，主要客户包括深南电路、兴森科技、崇达技术、博敏电子等国内知名PCB企业，在中国大陆高端市场中份额位居第二，市占率约为20%。

　　水平沉铜市场贡献主要增长，电镀专用化学品壁垒高企。公司营收主要增长来自水平沉铜专用化学品和电镀专用化学品的销售收入增长。水平沉铜专用化学品产品销售额从2020年的1.84亿元上升到2022年的2.82亿元，毛利率稳定在20-25%。电镀专用化学品销售额从2020年的925万元上升到2022年的3458万元，收入占比从4%上升到9%。电镀化学品核心是配方，直接材料占比不高，公司2020-2022年毛利率从73.28%增长至84.37%，主要系高毛利盲孔填孔产品销售额占比上升。

　　PCB专用电子化学品市场稳健增长，高端产品国产化率仍待打开。预计2021年中国大陆产值PCB专用电子化学品约为140亿元人民币，预计未来三年将保持4%-6%的增长率。线路图形、铜面处理、孔金属化、电镀工艺、最终表面处理五大PCB制程所使用的专用电子化学品约占总产值的10%、10%、40%、20%、20%。孔金属化中的水平沉铜和电镀环节的专用化学品壁垒较高，国产化率均在20%左右，外资如安美特等公司近乎垄断。

　　内资环氧塑封料代表厂商。华海诚科成立于2010年，主要产品为环氧塑封料和电子胶黏剂，是国内少数具备芯片级固体和液体封装材料研发量产经验的专业工厂。公司紧密跟进下游封装技术，近一年成功研发了low CTE2技术和对惰性绿油高粘接性技术，并积极开展无铁生产线技术和无硫环氧塑封料产品。

　　立足传统封装领域，积极布局先进封装。传统封装领域，公司在长电科技、华天科技等部分主流厂商逐步实现了对外资厂商产品的替代，市场份额逐步提升。先进封装领域，应用于QFN的产品700系列已通过长电科技及通富微电等知名客户验证，实现小批量生产与销售，成为公司新的业绩增长点；华海诚科自主研发的GMC（颗粒状环氧塑封料）已经通过广东佛智芯公司产品验证，目前进入送样阶段，成为突破GMC的A股唯一上市公司。GMC是HBM的上游封装材料，因为HBM的叠层厚度很高，普通的封装材料难以满足，所以必须要用GMC进行封装。

　　公司2023年上半年实现营收1.26亿元，同比下降15.29%；归母净利润1209.24万元，同比下降26.92%，主要是由于消费电子等终端设备的需求不及预期，消费类芯片需求有所下滑，公司应用在消费电子类产品的订单有所下滑。公司持续加大研发投入，2023年上半年研发投入1090.86万元，同比增长25.87%。

　　公司IPO募集资金主要用于高密度集成电路和系统级模块封装用环氧塑封料项目和研发中心提升项目。高密度集成电路和系统级模块封装用环氧塑封料项目可形成年产11000吨环氧塑封料的生产能力。

　　电子材料布局广泛，客户资源优质。雅克科技自2016年以来，通过一系列外延并购进军半导体材料，当前电子材料布局半导体前驱体、电子特气、面板光刻胶、硅微粉和LDS等。通过收购韩国前驱体厂商UP Chemical、LG光刻胶事业部、Cotem成为SK海力士、LG品示的核心供应商，此外雅克也已进入合肥长鑫、长江存储、京东方等国内龙头客户，海内外客户资源优质，为后续营收业绩放量打下坚实基础。

　　制程结构升级、存储3D堆叠趋势推动前驱体需求快速增长。根据TECHCET统计数据，2021年全球总体ALD/CVD前驱体市场同比增长21%达到13.9亿美元，预计在2022年增长12%至近15.6亿美元，主要得益于7nm以下先进逻辑产能提升、3D NAND更多的层数堆叠以及DRAM制造发展到EUV光刻，共同推动前驱体市场规模快速增长。此外，高算力芯片带动HBM需求，SK海力士作为HBM领军企业，2022年6月宣布开始量产HBM3，预计于2022Q3向英伟达H100系统供应HBM3，UP Chemical作为SK海力士前驱体核心供应商，有望充分受益。

　　碳中和背景下LNG进口量加速增长，复合板材顶订单激增。“碳中和”背景下全球LNG贸易量以及我国LNG进口量加速增长，LNG运输船订单激增。LNG复合板材是运输船核心材料，有极佳的竞争格局，雅克作为沪东造船厂、江南造船厂等本土造船厂的核心供应商，订单增长空间大。

　　存储封测国内领先，高端制造稳居全球前列。深科技成立于1985年，总部位于深圳，是全球领先的专业电子制造企业，连续多年在MMI全球电子制造服务行业(EMS)排名前列。2015年全面收购沛顿科技，切入高端存储封测领域。沛顿科技自成立以来始终专注于高端存储芯片封装和测试服务，具有从高端DRAM/Flash/SSD存储芯片封测到模组、成品生产完整产业链。通过收购沛顿科技，深科技获得了其深厚的存储芯片封测技术积累和高端人才，以及强大的市场和客户资源。目前公司半导体封测以深圳、合肥双基地模式运营，2022年合肥沛顿存储已通过重点客户wBGA及LPDDR产品封装量产认证和主要客户终端用户审核。公司构建了存储半导体、高端制造、计量智能终端三大主营业务发展战略。

　　沛顿科技具备多层芯片堆叠技术、薄片封装能力、SiP封装能力和倒装FCBGA技术等，关键技术国内领先。合肥沛顿一期达产后,预计将形成10万片/月DRAM封装测试和2万片/月Flash晶圆存储封装以及250万条/月内存模组的有效产能，将充分受益存储器国产化替代进程。

　　招商证券-存储行业深度报告：AI服务器存储量价齐升，算力需求推动HBM市场数倍增长

　　方正证券-电子行业专题报告：先进封装专题二，HBM需求井喷，国产供应链新机遇

　　浙商证券-电子行业专题报告·HBM：HBM专题（一），算力强基要塞，CoWoS封装国产

　　中金公司-科技硬件行业硬科技前沿系列：AIGC呼唤高性能显存，数据中心GPU加速进入HBM时代