报告行业投资评级 - 买入评级 [2][3] 报告的核心观点 - HBM市场在2024-27年期间将持续供不应求 [3][5] - 美光科技可能在HBM4时代提升其市场份额 [4][6] - 16层HBM4时代，HBM市场份额争夺将更加激烈 [5] - SK海力士和美光科技的"买入"评级 [7] 财务数据摘要 - 美光科技股价102.76美元，目标价148.00美元，升幅44% [2] - SK海力士股价176,700.00韩元，目标价259,548.00韩元，升幅47% [2] 低配 - 美光科技买入评级，目标价148.00美元 [3] HBM市场更新 - 2024-27年期间，HBM供不应求局面将持续存在 [3] - 美光科技可能持续提升其在HBM市场的市占率 [4] - 16层HBM4时代，HBM市场份额争夺将更加激烈 [5] - 2024-25年，AI直接拉动的HBM需求量或达14.0亿/23.6亿GB [5] - 2024/25年底SK海力士、美光和三星电子三家合计的HBM供应量达10.1亿/20.1亿GB [5] - 2026-27年，三家公司HBM供给或达34.1亿/49.1亿GB [5] - 2026-27年，需求量受益于AI服务器存储容量提升有望增长到39.7亿/51.6亿GB [5] - 在16层HBM4时代，SK海力士的市占率可能出现一定程度侵蚀 [6] - HBM3E时代，SK海力士享有工艺和产能优势 [6] - 进入16层HBM4及HBM5时代，美光和三星电子可能加快争夺高端HBM市场份额 [6] - 工艺层面，SK海力士可能转向混合键合方案 [6] - 美国本土客户可能增加对于美光的采购份额 [6] - 美光和三星电子HBM新产能有望于2025-28年逐步释放 [6] - 美光科技擅长采用"跳程"策略推出具备竞争力的产品 [7] - 美光跳过HBM3直接发力HBM3E产品，并在2024年第一季度通过英伟达客户验证 [7] - 美光HBM业务的低基数以及其2024-26财年的资本支出计划，预计美光HBM业务的市占率到2025年有望提升到11% [7] - 新增资本支出支撑HBM3E和HBM4产能供应 [7] - 美国纽约州和爱达荷州先进DRAM产线有望提升（1γ）DRAM供应能力 [7] - 2024-25财年经营利润率有望持续提升 [7] - 预计美光HBM收入占比有望从2024财年的2%提升到2026财年的17% [7] - 预计服务器DRAM价格在1Q25有涨价空间 [7] - 给予美光基于分部估值的目标价是148美元 [7] - 给予SK海力士买入评级并且预计公司2024-25年经营利润率为35.5%和40.6% [7] - 产品结构改善-HBM占公司整体收入比例有望从2024年20%提升到2025年的33% [7] - HBM利润率高于传统DRAM和NAND，有助于公司整体利润率改善 [7] - 2024-2025年DRAM和NAND利润率回升 [7] - 预计服务器DRAM价格在4Q24或环比提升个位数百分比 [7] - HBM产能投放会进一步挤压传统DRAM产能，带来DRAM均价的进一步上涨 [7] - 给予SK海力士基于分部估值的目标价是259,548韩元 [7] 需求侧：AI大模型爆发拉动HBM需求 - 内存墙问题阻碍人工智能发展 [34] - HBM方案解决了内存墙问题，直接受益于AI模型需求 [34] - GPU显存一般采用GDDR或者HBM两种方案，但HBM性能远超GDDR [34] - HBM2和HBM2E的带宽分别达到256 GB/s和368GB/s，远超GDDR6产品 [34] - HBM采用3D堆栈技术实现高带宽和大容量存储 [40] - HBM具备高带宽优势，通过TSV将DRAM裸片叠加，达到更高I/O数量 [40] - HBM总带宽上限高于GDDR5 [40] - HBM在GPU中得到广泛应用 [45] - 主流数据中心GPU均采用HBM技术 [45] - HBM技术伴随下游客户需求不断演进 [53] - HBM容量方法包括增加DRAM裸片堆栈层数和增加每片DRAM裸片的存储容量 [54] - HBM带宽提升方法包括提高I/O数据传输速率和加大I/O总线位宽 [54] - HBM4是HBM3的进化版本，旨在进一步提高数据处理速率及带宽，并降低功耗和堆栈容量 [58] - HBM4把内存堆栈接口从1024位扩展至2048位，对应的I/O引脚数量增加两倍 [58] - HBM4有望在一个HBM产品中堆栈16层裸片，即16Hi堆栈 [58] - 三大原厂明确HBM4产品的推出时间有助于提升HBM产品容量 [60] - 英伟达下一代Rubin架构GPU或推高HBM颗数 [64] - 英伟达Rubin Ultra GPU产品或将采用12颗HBM4产品 [64] - 英伟达和AMD在采购三大原厂HBM后，需要通过台积电CoWoS产能进行统一封装 [64] - 台积电CoWoS 2024-26年12月的月产能分别是36,000、68,000及92,000片晶圆 [64] - 2024-26年台积电CoWoS产能利用率为100%、97%及97% [64] - 2024-26年，单GPU中HBM的平均需求数分别是7.0、7.5及7.8个 [64] - HBM堆栈层数分别是8.5、9.0及9.5 [64] - HBM单颗携带存储容量是2.6GB、2.8GB及3.0 GB [64] - 2024-2026年，每GB容量的价格为15-16美元 [64] 供给测：良率和工艺问题拖累美光和三星电子出货进度 - AI芯片的驱动下，2023-2024年间，HBM在DRAM行业中的占比一直在上升 [67] - 截至2024年底，全球生产HBM TSV产能约250K/m，占总DRAM产能约14% [67] - HBM在DRAM产业的占比有望从2023年8.4%提升到2024年底的20.1% [67] - 三大厂商采取积极扩产战略 [67] - SK海力士计划2028年前投资103万亿韩元，其中约82万亿韩元用于HBM投资 [67] - 美光也在3QFY24业绩会上宣布2025年自然年其HBM市占率将与它的DRAM市占率相当，达到约20-25% [67] - 三星电子也在积极扩产 [67] - 2024年市场焦点正从HBM3向HBM3E切换 [69] - 在HBM3方面，SK海力士最早于3Q22便已通过英伟达测试 [69] - 三星电子凭借与AMD的长期合作关系，其HBM3产品也通过了AMD MI300系列产品验证 [69] - 2024年HBM3产品的主要参与者为SK海力士和和三星电子 [69] - 在HBM3E方面，SK海力士24GB产品于1Q24率先通过客户验证 [69] - 美光在1Q24底向客户递交HBM3E量产产品，并在2Q24向英伟达H200供应HBM3E [69] - 美光在4QFY24业绩会上表明HBM出货量快速爬升 [70] - HBM3E产品收入在3QFY24超1亿美元，同时拉动公司利润率水平 [70] - 根据美光产能规划和客户验证导入情况，预计HBM在2025财年为美光贡献超10亿美元收入 [70] - 三星电子HBM业务的目标包括短期内2024年HBM产量比2022年增加2.9倍 [70] - 长期内，三星电子预计2026年HBM出货量是2023年的13.8倍，2028年产量增加到2023年的23.1倍 [70] - SK海力士计划对HBM重点投入 [70] - 公司计划在2024年增加资本支出，并将资本开支重心放在HBM等存储上，预计2024年HBM产能比2023年增加一倍以上 [70] - 长期目标：SK集团6月30日宣布旗下SK海力士将投资103万亿韩元（约合747亿美元），加强人工智能存储芯片业务 [70] - 其中约80%（即82万亿韩元）投资用于HBM芯片，以推动AI芯片发展 [70] - 出货量方面，SK海力士预计到2030年其HBM出货量将达到1亿颗 [70] - 良率问题影响美光和三星电子HBM出货速度 [73] - TSV制备、凸块制备及堆栈键合是其中最为关键的三个步骤，合计占HBM封装成本40%以上 [73] - 截至2024年6月19日，三星电子HBM由于发热和功耗问题尚未通过英伟达测试 [73] - 美光于2024年4-5月期间在HBM3E供货方面出现不少良率问题 [73] - TSV是一种连接硅晶圆上下两面并与硅基板和其他通孔绝缘的电信号互连结构 [76] - TSV结构包括可穿透硅基板的导电填充物与侧壁的绝缘层 [76] - TSV工艺方法包括先通孔（Via-First）、中通孔（Via-Middle）及后通孔（Via-Last） [76] - Via-Last又分为晶圆正面的后孔（Front Side Via-Last）及从晶圆背面的后孔（Back Side Via-Last）两种 [76] - 当前影响TSV应用后电性能的三大核心包括TSV刻蚀技术、TSV侧壁绝缘技术和TSV微孔金属化技术 [76] - TSV刻蚀常见硅刻蚀侧壁缺陷体现为粗糙度大及出现硅缺口（Notch） [76] - TSV侧壁绝缘需要防止金属和硅短路 [76] - TSV微孔金属化技术重点是阻挡层、种子层和导电层 [76] - 2.5D封装中，采用TSV有以下优势：提供更短电路连接，大幅提高信号的传输速度；实现高密度、高深宽比连接，拥有更多信号通道；替代效率低下的引线键合方式，使信号传输速度更快、功耗更少，并保证传递功率一致性；使高密度堆栈成为可能，拥有更高的封装密度，有效降低成本 [76] - 制造凸点的主要工艺有焊锡凸点电镀和铜柱凸点电镀 [80] - 通过电镀形成的焊锡凸点在回流焊后无裂缝产生，大小均匀 [80] - 电镀铜柱凸点具有良好的散热性和高可靠性，并且不会发生桥接问题，具备高可靠性 [80] - 目前堆栈键合类型主要包括SK海力士采用的MR-MUF技术、三星电子和美光采用的TC-NCF（非导电薄膜热压缩）技术以及未来有希望用于HBM4制造的混合键合技术 [83] - MR-MUF技术采用批量回流焊（MR）融化堆栈芯片之间的凸块，让芯片互相连接 [83] - 模塑底部填充（MUF）是在堆栈芯片之间填充保护材料以提升耐久性和散热效果的技术 [83] - TC-NCF则与MR-MUF不同，在每次堆栈DRAM芯片时，TC-NCF工艺强调在每层DRAM之间放置不导电的粘合膜，用于使芯片彼此绝缘并保护凸点免受撞击 [83] - TC-NCF相比MR-MUF的优势是在堆栈更高层数的HBM上更不容易发生翘曲 [83] - MR-MUF基于自身结构比TC-NCF的散热性能更佳 [83] - TCB设备是工艺环节中的核心键合设备，单台价格为人民币300-700万元之间 [87] - 全球核心供应商包括ASMPT、K&S、Shibaura、Besi以及Hanmi半导体等 [87] - SK海力士的核心TCB供应商为Hanmi半导体、ASMPT、韩国韩华精密机械等 [87] - 美光的TCB供应商包括Hanmi半导体及Shinkawa（新川）等 [87] - 三星电子的TCB供应商主要是其子公司SEMES及Hanmi半导体 [87] - Hanmi半导体是SK海力士TCB设备的核心供应商，并逐步获得美光和三星电子的订单 [87] - 2025年来自HBM及逻辑芯片封装的TCB设备需求量有望超过851台 [91] - 2025年，HBM用TCB设备需求量有望达到340台 [91] - 逻辑芯片封装的TCB设备需求量在2025年有望超510台 [91] - 三大原厂均在优化各自现有工艺 [91] - SK海力士在面向12层HBM3E产品时推出了新制程方案HMR(Heated Mass Reflow) [91] - Fluxless TCB设备有望替代传统TCB设备 [91] - 2026-28年，混合键合有望提高在HBM裸片键合工艺中渗透率 [91] - JEDEC更新HBM4标准后，采用现有TCB方案完成16层HBM堆栈是可行的 [91] - 针对高达20层HBM4E或者HBM5产品，使用混合键合技术或是大势所趋 [91] - 混合键合技术较TCB存在优势 [91] - 混合键合设备较TCB设备具备更高的键合精度 [91] - 热压键合无法从根本上解决HBM结构的散热问题 [91] - 混合键合方案相对热压键合可以更好解决HBM结构的散热问题 [91] - 成本可控前提下，混合键合或有望逐步替代热压键合方案 [91]