HBM產(chǎn)業(yè)鏈主要涵蓋上游的材料和設(shè)備廠商，中游的IDM廠商，下游的CPU/GPU/TPU等廠商。上游設(shè)備商主要提供生產(chǎn)HBM所需的原材料和設(shè)備，如硅晶圓、光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等；中游制造商則負(fù)責(zé)將原材料加工成HBM芯片，包括晶圓制造、切割、封裝等環(huán)節(jié)；下游則主要是HBM芯片的應(yīng)用領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)中心、AI芯片、固態(tài)硬盤(pán)等。

三大關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)筑核心壁壘

華源證券指出，HBM制造的核心壁壘在于晶圓級(jí)先進(jìn)封裝技術(shù)，主要包括三大關(guān)鍵技術(shù)：TSV（硅通孔）、Microbump（晶圓微凸點(diǎn)）和堆疊鍵合。

TSV是一種在硅片內(nèi)部鉆孔并填充導(dǎo)電材料的技術(shù)，是HBM實(shí)現(xiàn)垂直互連的關(guān)鍵，也是成本占比最高、最核心的技術(shù)，成本占比約30%。其涉及的主要工藝流程包括：1）TSV硅通孔制造：TSV刻蝕方法主要包括深反應(yīng)離子刻蝕（DRIE）和激光刻蝕。國(guó)外刻蝕設(shè)備主要由美國(guó)應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體占據(jù)；國(guó)內(nèi)中微公司、北方華創(chuàng)等推出的等離子刻蝕機(jī)，可實(shí)現(xiàn)一定程度的高深寬比刻蝕。

2）TSV絕緣層制備：TSV孔內(nèi)的絕緣層用于將硅襯底與孔內(nèi)的傳輸通道隔離，主要使用化學(xué)沉積的方法沉積制作絕緣層。供應(yīng)商主要包括國(guó)外的KLA（SPTS）、應(yīng)用材料和國(guó)內(nèi)廠商拓荊科技等。

3）阻擋層和種子層制備：在電鍍銅填充TSV通孔之前，需要制備阻擋層。供應(yīng)商主要包括國(guó)外的KLA（SPTS）和國(guó)內(nèi)的北方華創(chuàng)等。

4）電鍍填充：硅通孔電鍍銅工藝目前主要有大馬士革電鍍和掩模電鍍兩種。供應(yīng)商主要包括國(guó)外廠商德國(guó)安美特、東京電子、Ebara、應(yīng)用材料、泛林集團(tuán)等；電鍍液包括陶氏化學(xué)、樂(lè)思化學(xué)、上村、安美特、羅門(mén)哈斯等。國(guó)內(nèi)方面，設(shè)備商主要有盛美上海等；電鍍液包括上海新陽(yáng)、天承科技等。

5）CMP拋光：TSV工藝中引入了CMP技術(shù)，用于去除硅表面的SiO2電介質(zhì)層、阻擋層和種子層。國(guó)外設(shè)備廠商主要包括應(yīng)用材料、Ebara等；拋光墊、拋光液包括陶氏、FujiFilm、卡博特等。國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商包括華海清科、特思迪等；拋光墊、拋光液包括鼎龍股份、安集科技等。

Microbump是電鍍形成的銅柱微凸點(diǎn)，用于連接堆疊在一起的內(nèi)存芯片，涉及的設(shè)備和材料有PVD（靶材）、涂膠顯影機(jī)、光刻機(jī)（光刻膠）、電鍍?cè)O(shè)備（金屬、焊料）、去膠設(shè)備（剝離液）、刻蝕設(shè)備（電子特氣）、回流焊設(shè)備等。

堆疊鍵合工藝主要包括TC-NCF（非導(dǎo)電薄膜）、MR-MUF（批量回流模制底部填充）和混合鍵合三種類(lèi)型。其中MR-MUF工藝為海力士獨(dú)家所有，美光和三星目前則使用TCNCF工藝。由于不同工藝對(duì)層數(shù)和高度上限不同，未來(lái)三家逐步走向混合鍵合工藝，可在一定高度內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的層數(shù)。

此外，由于HBM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加精細(xì)化，生產(chǎn)流程更加復(fù)雜化，對(duì)質(zhì)量控制設(shè)備的需求倍增。在中國(guó)半導(dǎo)體檢測(cè)與量測(cè)市場(chǎng)中，設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率較低，市場(chǎng)主要由幾家壟斷全球市場(chǎng)的國(guó)外企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，其中科磊半導(dǎo)體在中國(guó)市場(chǎng)的占比仍然最高，領(lǐng)先于所有國(guó)內(nèi)外檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備公司，但國(guó)內(nèi)也正在涌現(xiàn)一批檢測(cè)企業(yè)，包括精測(cè)電子、中科飛測(cè)、賽騰股份、睿勵(lì)科學(xué)等。

國(guó)產(chǎn)研發(fā)持續(xù)加速未來(lái)可期

HBM國(guó)產(chǎn)化是國(guó)內(nèi)發(fā)展AI產(chǎn)業(yè)的必要一環(huán)，若要實(shí)現(xiàn)HBM的自主量產(chǎn)，則需要同時(shí)具備DRAM生產(chǎn)和先進(jìn)封裝工藝的產(chǎn)業(yè)化能力。

DRAM生產(chǎn)方面，長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的DRAM制造商，被視為國(guó)內(nèi)在HBM技術(shù)發(fā)展上的最大希望。長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)與封裝和測(cè)試廠通富微電合作開(kāi)發(fā)了HBM樣品，并向潛在的客戶(hù)展示。不過(guò)長(zhǎng)鑫目前僅具備制造HBM2的工藝節(jié)點(diǎn)水平，和市場(chǎng)主流代際差相差2代左右，仍有待進(jìn)一步提升。

先進(jìn)封裝方面，國(guó)內(nèi)具備TSV、bumping和堆疊等HBM中使用到的先進(jìn)封裝工藝，但仍需積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)廠商武漢新芯的三維集成工藝涉及了HBM生產(chǎn)的核心三大工藝（即TSV、bumping和堆疊鍵合技術(shù)），根據(jù)其招股說(shuō)明書(shū)，公司計(jì)劃建設(shè)規(guī)劃產(chǎn)能5.0萬(wàn)片/月的12英寸晶圓生產(chǎn)線，其中三維集成業(yè)務(wù)相關(guān)產(chǎn)能合計(jì)4.0萬(wàn)片/月。由于目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有HBM的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，能否熟練應(yīng)用晶圓級(jí)先進(jìn)封裝工藝決定了HBM的良率，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化落地仍需積累大量的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)華源證券分析，基于HBM在AI發(fā)展中的重要性和國(guó)內(nèi)目前的稀缺性，國(guó)內(nèi)掌握DRAM生產(chǎn)工藝和先進(jìn)封裝工藝的各家廠商通過(guò)自研或合作的方式正積極研發(fā)，對(duì)于未來(lái)HBM國(guó)產(chǎn)化路徑有以下猜想：

1）IDM（垂直整合制造）模式：類(lèi)似三星/海力士/美光，從晶圓制造到HBM先進(jìn)封裝工藝全部自主完成。

2）代工廠與封測(cè)廠合作模式：由代工廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)DRAM晶圓，封測(cè)廠負(fù)責(zé)合作完成TSV、microbumping和堆疊鍵合等HBM先進(jìn)封裝工藝部分，二者的合作或采取深度綁定一對(duì)一形式，或采用一對(duì)多形式進(jìn)行合作。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，AI需求提升有望帶來(lái)先進(jìn)封裝及HBM各細(xì)分環(huán)節(jié)全面的機(jī)會(huì)，HBM有望成為本土AI算力產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化的重要突破口，將帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈全方位發(fā)展。

附表：HBM 產(chǎn)業(yè)鏈部分重點(diǎn)標(biāo)的