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HBM在风口，也在浪尖Al迪丽热巴为人造梦_ZAKER新闻

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文 | 半导体产业纵横据悉，美国商务部 BIS 将于本周四（11 月 28 日）" 感恩节假期前 " 公布限制中国科技发展的新出口管制措施，预计将有约 200 家中国芯片公司纳入贸易限制名单，无法获取美国公司的产品。截至发文，未有出口管制措施发布。紧接着，另一套限制高带宽存储 ( HBM ) 出口到中国的规定，也预计在 12 月间对外公布。该规定是更广泛限制中国人工智能 ( AI ) 产业发展的一环。AI 的火热，带动 HBM 大红大紫的同时，也将其推到风口浪尖上。HBM，站在风口浪尖上在 AI 快速发展的进程中，AI 芯片对数据处理速度和带宽要求极高。HBM 通过创新的堆叠式设计，将多个 DRAM 芯片垂直堆叠并与 GPU 等紧密连接。这种结构极大地缩短了数据传输路径，显著提升了数据传输速率，能高效满足 AI 芯片在大规模数据运算时对内存带宽的迫切需求。也正因此，HBM 成为 AI 芯片实现高性能运算不可或缺的关键组成部分。早在今年 8 月就有消息称，美国考虑出台对华半导体限制新规，美国商务部 BIS 欲将 HBM2、HBM3 和 HBM3E 在内的更先进的 HBM 芯片，以及制造这些芯片所需的设备纳入出口管制范围。自 2022 年 10 月起，美国频繁推出限制举措，企图截断中国获取国外先进 AI 芯片的途径，同时遏制中国内部制造先进 AI 芯片的能力。HBM 作为高性能 AI 芯片不可或缺的关键部件，自然也被列入其限制范畴之内。近日，外交部发言人毛宁在答记者问时表示，中方一贯坚决反对美方泛化国家安全概念，滥用出口管制措施，对中国进行恶意的封锁和打压，这种行为严重违反市场经济规律和公平竞争原则，破坏国际经贸秩序，扰乱全球产供链的稳定，最终损害的是所有国家的利益。中方将采取坚决措施，坚定维护中国企业的正当合法权益。被中伤的，有两大存储龙头目前，全球 HBM 市场竞争格局高度集中，SK 海力士、三星与美光三家企业占据了主导地位。而谈及为何被卷入风波且受影响较大的主要有两家存储行业的领军者，笔者则有必要为诸位回溯一番过往历史。在此之前，先来关注一下受到影响较大的这两家存储龙头— SK 海力士与三星。SK 海力士，卷入风暴10 月，SK 海力士发布了截至 2024 年 9 月 30 日的 2024 财年第三季度财务报告。财报显示，得益于 HBM 的强劲需求，这家公司第三季度利润和营收均创历史新高。SK 海力士表示：" 面向 AI 的存储器需求以数据中心客户为主持续表现强势，公司顺应这一趋势扩大 HBM、eSSD（企业级固态硬盘）等高附加值产品的销售，取得公司成立以来最大规模的季度收入。尤其是 HBM 销售额大幅增长，实现环比增长 70% 以上、同比增长 330% 以上。"SK 海力士虽未对外公布其 HBM 业务的关键收入来源，然而可以明确的是，前期 SK 海力士凭借其卓越的生产力和技术积淀，成功绑定了如英特尔、AMD 等科技巨头的 HBM 需求。而这些厂商所展现出的 HBM 需求规模颇为庞大，或许构成了 SK 海力士 HBM 营收的关键支柱。然而，SK 海力士的 HBM 营收来源亦涵盖了中国大陆市场的份额，虽其占比相对不明，但同样在整体营收格局中有着不可忽视的意义与影响。随着美国对华出口管制持续加码，中国发展 AI 所需的存储芯片便开始更多的转向了三星、SK 海力士这两大韩国厂商。特别是在担忧美国将限制 AI 所需的 HBM 芯片对华出口的背景之下，中国厂商开始囤积 HBM 产品。这也进一步推动了三星及 SK 海力士在中国营收的增长。今年上半年，SK 海力士在各地区的销售总额中，中国和美国的销售占比分别高达 29.8% 和 55.4%，合计占其总销售额的 85.2%。其中，来自中国的销售额达到了 8.6061 万亿韩元（约合 64.3 亿美元），是去年同期的 3.88 万亿韩元的两倍多；在美国的销售额达到了 15.9787 万亿韩元（约合 119.4 亿美元），是去年同期 5.47 万亿韩元的近三倍。这一增长得益于多种因素，包括内存芯片价格的上涨以及对高性能存储产品如 HBM3E 以及企业级 SSD 的强劲需求。如果实施 HBM 禁令，SK 海力士在中国市场的业务拓展会受到阻碍，损失一部分潜在的营收增长机会。与此同时，或许另一家 HBM 龙头——三星，面临的挑战要更大。三星，或受重创首先，如前文所述，SK 海力士将大量精力投注于国际厂商的 HBM 订单应对之中，如此一来，其源自中国大陆的收入占比相对有限。其次，在存储领域三大巨头之中，除 SK 海力士与三星外的那一家巨头因特定缘由（后续会详细阐述）未能在中国市场开展销售业务。这般情形之下，便造就了三星占据中国大陆绝大部分 HBM 市场的局面。一旦相关禁令正式施行，三星于中国大陆的 HBM 业务必将深陷前所未有的艰难困境。不能在中国市场售卖 HBM 产品，这不仅会致使三星的业绩表现大打折扣，还容易使其在国产化进程一系列连锁反应的冲击下，丢失这一市场。财报显示，2024 年上半年，三星电子在中国市场销售额翻倍，达到 32.3 万亿韩元，相比去年同期的 17.8 万亿韩元提升了约 181%。这让中国市场占三星整体营收比重从 21.74% 扩大至 30.81%。美光，影响最小上文提到，因特定缘由未能在中国市场开展 HBM 销售业务的这一公司，便是美光。美光受到的影响与另外两家相比或是最小的。然而，从全球市场角度看，如果三星和 SK 海力士在中国市场受限，可能会引发全球存储市场格局变化，届时因为三星和 SK 海力士的精力可能会更多地转向其他市场，进而间接影响美光的全球营收。三星、SK 海力士等韩国企业可能会因为依赖于美国 EDA 厂商 Synopsys、Cadence 的设计软件，以及美国半导体设备大厂应用材料的半导体设备，因而受到新规限制。此前有报道称，对于美国可能对 HBM 芯片销售实施新的出口限制，韩国产业通商资源部通商交涉本部长郑仁教称，韩国政府预计将就此事与美国进行谈判。郑仁教表示，" 当三家（生产 HBM 芯片的）企业中有两家是韩国企业时，（出口限制）就会对我们产生很大影响，在（美国）没有发布任何官方声明的情况下，我无法发表评论 "。他同时称，美方将与韩方合作，解决韩国企业的担忧。制造 HBM，有两大难点HBM 生产的核心难点之一在于晶圆级先进封装技术，主要包括TSV、micro bumping 和堆叠键合。HBM 首先使用 TSV 技术、micro bumping 技术在晶圆层面上完成通孔和凸点，再通过 TC-NCF、MR-MUF、Hybrid Bonding 工艺完成堆叠键合，然后连接至 logic die，封测公司采用 cowos 工艺将 HBM、SoC 通过 interposer 硅中介层形成互通，最终连接至基板。其中，HBM 制造中 TSV 成本占比最高，直接决定良率。TSV 相较于传统互连方式更有优势。传统方式是采取金属布线和引线键合技术相结合的方式实现互连封装，其信号传输距离长，信号损耗大，降低了通道和电路的可靠性。同时，平面层内互连布线复杂，容易导致信号和某些器件之间相互干扰。此外，平面布线也占用了芯片一定的使用面积。相较于传统方式，TSV 采用垂直互联方式，其优势在于进一步提高了芯片的集成度，避免了空间的闲置和浪费，从而提高了芯片的堆叠密度。同时，由于是垂直空间互连，信号的传输效率和可靠性大大提高。硅通孔的应用使芯片的集成化、小型化和低功耗成为可能。HBM 主要采用 micro bumping 工艺制备微凸点。晶圆微凸点是先进封装中的关键基础技术之一。其主要作用是电信号互连及机械支撑，目前绝大部分先进封装均需要用到晶圆微凸点技术，而凸点的制备则是微凸点技术最为关键的环节。HBM 采用电镀法制备微凸点。凸点制备方法有蒸发溅射法、电镀法、化学镀法、机械打球法、焊膏印刷法和植球法等。目前 HBM 的 DRAM 芯片之间主要通过 micro bump（微凸点）互联，micro bump 是电镀形成的铜柱凸点。DRAM 生产能力也是一项关键制约因素。目前国内部分企业虽有一定的 DRAM 和先进封装技术基础，但掌握的 DRAM 工艺制程明显落后于国际水平，且在 DRAM 上应用 TSV、micro-bumping 和堆叠键合等先进封装工艺的经验仍有较大差距。国产厂商，提速追赶HBM 作为当前 AI 领域首选的高带宽内存技术，2023 年其市场规模翻倍增长，达到约 44 亿美元。根据 Digitimes 公布的数据，中国 HBM 的需求约占全球整体需求的 7%，据此测算，2023 年中国 HBM 市场规模约 3.1 亿美元，前瞻产业研究院预测到 2029 年中国 HBM 行业市场规模将达到 12 亿美元。随着国产化进程的推进，国内对自主可控的 HBM 需求也在扩大。今年 6 月，中国台湾电子时报援引业内人士消息称，IC 设备和材料供应商已经看到中国企业对 HBM 等产品的需求强劲。目前来看，打入 HBM 产业链的中国大陆企业中，有材料公司、封测公司、设备厂，也有代理商。材料方面，飞凯材料表示，环氧塑封料是 HBM 存储芯片制造技术所需要的材料之一，MUF 材料按性状和工艺分不同品种，目前公司 MUF 材料产品包括液体封装材料 LMC 及 GMC 颗粒封装料，液体封装材料 LMC 已经量产并形成少量销售，颗粒填充封装料 GMC 尚处于研发送样阶段。兴森科技表示，公司的 FCBGA 封装基板可用于 HBM 存储的封装，但目前尚未进入海外 HBM 龙头产业链。封测方面，长电科技、通富微电和盛合晶微等封装厂商已经拥有支持 HBM 生产的技术（如 TSV 硅通孔）。长电科技在投资者互动中表示，其 XDFOI 高密度扇出封装解决方案也同样适用于 HBM 的 Chip to Wafer 和 Chip to Chip TSV 堆叠应用；通富微电此前表示，南通通富工厂先进封装生产线建成后，公司将成为国内最先进的 2.5D/3D 先进封装研发及量产基地，实现国内在 HBM 高性能封装技术领域的突破。虽然国内已具备 TSV、bumping 和堆叠等 HBM 中使用到的先进封装工艺，但仍需积累生产经验以实现商业化量产。在其余供应链上，芯片设计企业国芯科技则表示已与合作伙伴一起正在基于先进工艺开展流片验证相关 chiplet 芯片高性能互联 IP 技术工作，和上下游合作厂家积极开展包括 HBM 技术在内的高端芯片封装合作。紫光国微表示，公司 HBM 产品为公司特种集成电路产品，目前还在研发阶段。在此背景之下，国产存储厂商也正全力以赴投身于技术储备与突破进程。总的来说，HBM 禁令对于中国来说既是挑战也是机遇。中国将不得不面对供应链中断、技术挑战等短期影响，但同时也将加速自主研发进程、推动产业链自主化以及促进全球半导体产业格局的变化。通过采取有效的应对策略，中国有望在全球半导体市场中占据更加重要的位置。