存储扩产:HBM(高带宽内存)制备设备及材料厂商梳理
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前言:全球存储产业景气度高增,晶圆厂扩产带动上游设备及材料的强劲需求。
催化:
1、英伟达发布基于BlueField-4DPU,该架构在RubinNVL72机架中,通过4颗BF-4DPU管理150TB内存池,为每颗GPU额外分配16TB的NAND专用上下文空间,单机柜NAND需求激增5倍。
2、美股存储巨头 SNDK 和美光都大涨且历史新高。
解析:英伟达推出的新方案中,NAND不再仅仅是保存数据的硬盘,而是直接参与推理过程估值提升,并且单机柜NAND需求激增5倍,使得原本就很紧缺的存储算力更叫紧俏了。
一. HBM概览高带宽内存(HBM)是一种基于3D堆叠工艺的高性能 DRAM ,专为AI服务器GPU等高性能计算场景设计。
1.1 技术原理
(1)3D堆叠:将多个DRAM Die(4-16层)垂直堆叠,并通过硅通孔(TSV)、微凸块(Microbump)技术实现互联。
(2)2.5D封装:通过硅中介层连接HBM堆栈与GPU并紧密封装,形成一体化模块。
1.2 主要特点
(1)优点:超高带宽、较低功耗、小体积、适合高密度部署。
(2)挑战:技术门槛高(TSV、微凸点、2.5D封装)、制造成本高(工艺复杂、良率低)、散热要求高(高集成度)。
1.3 供应格局
HBM自2013年推出以来,目前已迭代至HBM4,全球市场呈三强垄断格局,SK海力士、三星、美光合计占据90%以上份额。
国内方面处于从0到1突破阶段,包括、长江、昇腾(自研HBM HiZQ 2.0)。
二. HBM制备核心环节2.1 硅通孔(TSV)制备
(1)目的:在晶圆内部钻孔并填充导电材料,实现垂直互连;并在孔壁沉积绝缘层,提供电气隔离。
(2)工艺步骤:深硅刻蚀(DRIE)、绝缘层沉积、阻挡层/种子层沉积、电镀填充、晶圆减薄、表面平坦化。
(3)国内配套:中微公司(深硅刻蚀设备)、北方华创(TSV全流程)、微导纳米(ALD薄膜沉积设备)、华海清科(CMP/减薄设备)、雅克科技(介电层前驱体)。
2.2 微凸块制备
(1)目的:在晶圆上电镀形成金属凸块,替代传统引线键合。
(2)工艺步骤:凸点下金属化(UBM)、光刻显影、凸块电镀、回流成型。
(3)国内配套:芯源微(涂胶显影设备)。
2.3 堆叠键合
(1)目的:将多个DRAM Die精准对齐并键合,分为热压键合(TCB)、混合键合(Cu-Cu),混合键合技术可实现更高互联密度。
(2)工艺步骤:表面活化、临时键合与解键合、永久键合、堆叠固化。
(3)国内配套:拓荆科技(混合键合设备)、鼎龙股份(临时键合胶)。
2.4 2.5D封装
(1)目的:使用硅中介层连接HBM堆栈和GPU,并封装到基板;目前主要采用台积电CoWoS技术。
(2)工艺步骤:硅中介层制备、芯片倒装键合、底部填充、封装成型与测试。
(3)国内配套:华海诚科(环氧塑封料)、联瑞新材(球形硅微粉)。
催化:
1、英伟达发布基于BlueField-4DPU,该架构在RubinNVL72机架中,通过4颗BF-4DPU管理150TB内存池,为每颗GPU额外分配16TB的NAND专用上下文空间,单机柜NAND需求激增5倍。
2、美股存储巨头 SNDK 和美光都大涨且历史新高。
解析:英伟达推出的新方案中,NAND不再仅仅是保存数据的硬盘,而是直接参与推理过程估值提升,并且单机柜NAND需求激增5倍,使得原本就很紧缺的存储算力更叫紧俏了。
一. HBM概览高带宽内存(HBM)是一种基于3D堆叠工艺的高性能 DRAM ,专为AI服务器GPU等高性能计算场景设计。
1.1 技术原理
(1)3D堆叠:将多个DRAM Die(4-16层)垂直堆叠,并通过硅通孔(TSV)、微凸块(Microbump)技术实现互联。
(2)2.5D封装:通过硅中介层连接HBM堆栈与GPU并紧密封装,形成一体化模块。
1.2 主要特点
(1)优点:超高带宽、较低功耗、小体积、适合高密度部署。
(2)挑战:技术门槛高(TSV、微凸点、2.5D封装)、制造成本高(工艺复杂、良率低)、散热要求高(高集成度)。
1.3 供应格局
HBM自2013年推出以来,目前已迭代至HBM4,全球市场呈三强垄断格局,SK海力士、三星、美光合计占据90%以上份额。
国内方面处于从0到1突破阶段,包括、长江、昇腾(自研HBM HiZQ 2.0)。
二. HBM制备核心环节2.1 硅通孔(TSV)制备
(1)目的:在晶圆内部钻孔并填充导电材料,实现垂直互连;并在孔壁沉积绝缘层,提供电气隔离。
(2)工艺步骤:深硅刻蚀(DRIE)、绝缘层沉积、阻挡层/种子层沉积、电镀填充、晶圆减薄、表面平坦化。
(3)国内配套:中微公司(深硅刻蚀设备)、北方华创(TSV全流程)、微导纳米(ALD薄膜沉积设备)、华海清科(CMP/减薄设备)、雅克科技(介电层前驱体)。
2.2 微凸块制备
(1)目的:在晶圆上电镀形成金属凸块,替代传统引线键合。
(2)工艺步骤:凸点下金属化(UBM)、光刻显影、凸块电镀、回流成型。
(3)国内配套:芯源微(涂胶显影设备)。
2.3 堆叠键合
(1)目的:将多个DRAM Die精准对齐并键合,分为热压键合(TCB)、混合键合(Cu-Cu),混合键合技术可实现更高互联密度。
(2)工艺步骤:表面活化、临时键合与解键合、永久键合、堆叠固化。
(3)国内配套:拓荆科技(混合键合设备)、鼎龙股份(临时键合胶)。
2.4 2.5D封装
(1)目的:使用硅中介层连接HBM堆栈和GPU,并封装到基板;目前主要采用台积电CoWoS技术。
(2)工艺步骤:硅中介层制备、芯片倒装键合、底部填充、封装成型与测试。
(3)国内配套:华海诚科(环氧塑封料)、联瑞新材(球形硅微粉)。
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