据华尔街见闻表示,在高性能存储芯片一块难求的背景下,高盛短短两个月内两度上调HBM市场预测。
高盛指出,全球AI相关投资强劲,有望拉动HBM需求增长,此外,HBM技术正在快速发展,每块AI芯片中使用的HBM容量将会增加,也将对其需求形成提振。
Giuni Lee等高盛分析师公布报告预计,全球HBM(高带宽存储芯片)市场规模将在2023-2026年期间以约100%的复合年增长率增长,并在2026年达到300亿美元,较3月份的预测上调30%以上。
目前主流数据中心GPU均采用HBM技术。
英伟达V100、A100、H100均采用HBM内存,同样,AMDMI100、MI200、MI300也都采用HBM内存。
HBM
HBM(High Bandwidth Memory )是一款新型的CPU/GPU 内存芯片(即 “RAM”),其实就是将很多个DDR芯片堆叠在一起后和GPU封装在一起,实现大容量,高位宽的DDR组合阵列。
HBM在带宽、功耗、封装体积方面具备明显优势。
按照不同应用场景,行业标准组织JEDEC将DRAM分为三个类型:标准DDR、移动DDR以及图形DDR,图形DDR中包括GDDR和HBM。
相比于标准的DDR4、DDR5等产品,以GDDR和HBM为代表的图形DDR具备更高的带宽,其中HBM在实现更大带宽的同时也具备更小的功耗和封装尺寸。
GDDR和HBM有效解决了内存墙的问题,在中高端GPU中得到广泛应用。
HBM工艺流程
HBM制造工艺包括TSV、Bumping和堆叠等工艺环节,不过TSV是关键,材料设备需求持续提升。
TSV技术通过垂直堆叠多个DRAM,能显著提升存储容量、带宽并降低功耗。
TSV(硅通孔)技术通过在芯片与芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通,并通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充,实现硅通孔的垂直电气互联。
作为实现3D先进封装的关键技术之一,对比wire bond叠层封装,TSV可以提供更高的互连密度和更短的数据传输路径,因此具有更高的性能和传输速度。
TSV为HBM核心工艺,在HBM3D封装成本中占比约30%,TSV技术主要涉及深孔刻蚀、沉积、减薄抛光等关键工艺。
HBM竞争格局
当前HBM市场呈现三足鼎立格局,TrendForce研究显示,2022年三大原厂HBM市占率分别为SK海力士占50%、三星约40%、美光约占10%。
二线、三线DRAM厂商也正在切入HBM赛道。
国产DRAM厂商有望突破HBM。
目前一线厂商DRAM制程在1alpha、1beta水平,国产DRAM制程在25~17nm水平,弯弯DRAM制程在25~19nm水平,国内DRAM制程接近海外。
且国内拥有先进封装技术资源和GPU客户资源,有强烈的国产化诉求,未来国产DRAM厂商有望突破HBM。
随着人工智能、机器学习、高性能计算、数据中心等应用市场的兴起,内存产品设计的复杂性正在快速上升,并对带宽提出了更高的要求,不断上升的宽带需求持续驱动HBM发展。
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