人工智能浪潮的到来，让HBM（高带宽内存）需求攀升，这让存储芯片厂商嗅到了商机，存储三巨头三星、SK海力士、美光纷纷发力该领域。不仅大力提升产能，更是将该技术迭代至第三代HBM3E。
目前，HBM市场份额方面，SK海力士占比为53%，三星占比为38%、美光占比为9%，合计达到了100%。预计未来，三家企业仍将占据主导地位。
国内存储厂商长鑫存储、武汉新芯也开始启动HBM项目，将重心向HBM的开发和制造转移。
长鑫存储已经获得HBM的组装和测试装置，在合肥运营一座DRAM晶圆厂，并筹集资金建造第二座，将引入更先进的工艺技术，用于制造和封装HBM存储器，不过短期难以量产。
武汉新芯计划购买16套设备，以满足3D芯片堆叠技术的需求，目标产能是3000片/月。
那么问题来了，什么是HBM，HBM有哪些优势？
HBM全称High Bandwidth Memory，翻译成汉语就是高带宽内存，它是一款新型的CPU/GPU内存芯片，是将很多个DDR（动态随机存储器）芯片堆叠在一起后和CPU/GPU封装在一起，实现大容量、高位宽。
最形象的比喻，DDR是平房、HBM是楼房。
上图是英伟达H100，中间部分是GPU，上下的6个小die就是HBM。HBM的数量一般配置为2、4、6、8偶数个，立体上堆叠的层数最大为12层，允许厚度最大为720微米。
HBM要比“平房式”的DDR更具优势，是公认最能够展示存储技术的产品。
1、HBM可实现更多的IO数量，意味着拥有更多的数据传输通道，也可以实现更多的功能；
2、HBM具备更高的带宽、更低的功耗，带宽是GDDR5的3倍，功耗也降低3倍；
3、HBM比GDDR5节省94%的表面积，整体更加轻便。
当然，这些优点是通过极为复杂和设计和工艺实现的，传输信号、指令、电流、连接方式都要重新设计，而且对封装工艺的要求非常高。
HBM就是将多个DRAM堆叠在一起，模块之间通过TVS方式实现连接，DRAM逻辑控制单元位于下方，对DRAM层进行控制，GPU和DRAM通过互联功能的硅片连通，硅片再通过铜链接、封装基板，连通到球形触点，最后连接到PCB板上。
听起来并不困难，但是想一想这样复杂的连接工艺，要做到14nm、甚至10nm，是不是感觉毛骨悚然？
但它恰好是AI芯片需求的，因为随着GPU处理数据能力的提升，功能的不断强大，需要从内存中调用更多的数据，这样才能大幅缩短应用处理时间。
这对存储芯片提出了更高的要求，HBM应运而生，完美的解决了这个需求，随着AI的快速发展，HBM需求会越来越大。
你看到的英伟达H100 2000TFLOPS、H200 4000TFLOPS的算力，很大一部分功劳要归功于强大的HBM。
但难点是，目前HBM技术掌握在三星、SK海力士和美光手中。
HBM技术最早是由AMD和SK海力士研发的，早在2009年时，AMD意识到DDR的局限性，于是找到了SK海力士，双方联手攻关HBM技术。
2013年，HBM技术被攻克，SK海力士趁机制定了行业标准，尽管当时并没什么卖点，但是现在看来无疑是一步好棋。
第一代HBM面世后，三星火速加入了竞争。
2016年1月，三星量产HBM2，内存为4GB，并在当年把内存提升到了8GB，直接逆袭了SK海力士。
2017年，SK海力士量产HBM2，两年后升级至HBM2e，带宽提升至了461GB/S。
3年后，三星推出HBM2E，内存达到了16GB，再次追上SK海力士，这一年赛道也迎来了另一个竞争对手美光。
2022年1月，JEDEC组织发布了HBM3的标准规范，在存储密度、带宽、通道、能效等多个进行扩充升级，这对图形处理、高性能计算至关重要。
2022年6月，SK海力士量产了HBM3芯片，供货英伟达，让英伟达的GPU性能大幅提升。
之后，英伟达发布了H200 GPU，使用了SK海力士最新的HBM3e，内存容量可达36GB，这是目前全球最先进的存储芯片。
目前，HBM产品共有5代，第一代HBM1、第二代HBM2、第三代HBM2e、第四代HBM3、第五代HBM3E。
市场份额方面，SK海力士、三星、美光垄断，其中SK海力士市场份额为53%，三星为38%、美光为9%。
而随着AI的快速发展，HBM也进入爆发期，2023年增长了60%，2024年有望继续增加30%，市场将长期处于供不应求的状态。
为了发展国产AI产业，提升AI芯片的自主性，国内的长鑫存储、武汉新芯、中芯国际开始进入HBM领域。
长鑫存储、武汉新芯将直接购买设备，建造工厂，切入HBM芯片制造环节，中芯国际作为晶圆代工企业，将在封装领域方面发力，主攻CoWos封装技术。
因为AI芯片是由晶圆厂代工的，代工完成后直接将GPU和HBM封装在一起，台积电、三星都是这样的流程，中芯国际自然也不例外。
目前的现实是，我国在该领域底子薄、起步晚，材料和设备方面也处于劣势，与SK海力士、三星有两大方面的差距：
1、工艺制程
SK海力士、三星的工艺制程处于10nm—12nm，而长鑫存储工艺为19nm。2022年10月，美国发布的芯片禁令，基本锁死了我国16nm以下DRAM工艺的发展。
三星、SK海力士、美光、长江、长鑫存储都是IDM类型的存储芯片企业，全球为数不多的可以代工DRAM的企业台湾力晶最先进的工艺仅为19nm左右。
以现有的19nm工艺去研发HBM，与三星、SK海力士差距可想而知。
2、封装
HBM采用了台积电的CoWoS技术，是一种先进的芯片封装技术，它将芯片直接封装在半导体基板上，实现了更高的性能、更小的体积和更低的能耗。
尽管内地企业也在积极向该领域投入资金搞研发，包括华为、中芯国际、阿里巴巴等公司，但仍然存在一定的差距。
而造成这些差距的原因，归根结底还是半导体设备之间的差距。
三星、SK海力士、美光都是用了ASML的EUV光刻机，泛林集团的刻蚀机，有了强大设备的支持，工艺制程就更加容易实现。
而国产光刻机还停留在90nm工艺上，与先进的10nm差距很大，即便是进口了大量的海外设备，但最先进的光刻机依然无法购买到。
国内中微公司已经把刻蚀机做到了5nm，进入了台积电的产业链，但是存储芯片厂商更愿意采用泛林集团的刻蚀机，因为其独有的电子蚀刻技术更符合存储芯片的需求。
简单来说，就是我们正在用中端设备，去做高端存储芯片，并且是在技术落后的情况下，其难度可以想象。
纵有千难万险，我们也要咬牙前进，因为国产芯片没有退路，现在去追还有机会追上，错过机会，将会是永远的落后。
作为国内厂商和消费者，也要大胆尝试和购买国产芯片，如果我们自己都不去支持国产，别人会支持吗？
我是科技铭程，喜欢就点个赞吧！
