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AI产业链:一:算力硬件:GPU(2)

AI产业链:一:算力硬件:GPU(2)

继续拆分利润最高的HBM3高宽带显存:

HBM3 全称 High,Bandwidth,Memory3,本质是垂直堆叠版的 DRAM 内存(显存),专门给英伟达 H100、华为昇腾 910 这类 AIGPU 使用;

1.最上层:8/12 片 DRAM 存储裸片(核心存储层)

2.最底层:Base 逻辑基片(底层控制芯片)

3.互连介质:Micro bump 微凸块(锡铜焊点)

4.封装外壳:GMC 特种环氧塑封料

HBM3 堆叠芯片 → 焊在硅中介层→ GPU 逻辑芯片也焊在硅中介层上 → 硅中介层再固定在 FCBGA 载板上,完成一整个 CoWoS 封装模组。

首先,

最上层:812 片 DRAM 存储裸片(核心存储层)

一上游 1:核心实物原材料(用来制造晶圆)

   上游 2:半导体工艺设备(晶圆厂生产 DRAM 裸片的机器)

中游(DRAM 晶圆 IDM 原厂:生产 DRAM 裸片,核心环节)

实物成品:DRAM 裸片(晶圆划片之后的方形裸晶片,无外壳、无引脚)

1.海外上市企业(全球垄断,HBM 产能集中在这里,三巨头市占率 95%

1)三星(韩国,上市):DRAM 全球第一,HBM 产能占比约 40% 2SK 海力士(韩国,上市):HBM 龙头,HBM3/HBM4 产能占全球 50% 以上,英伟达 HBM 最大供应商

 2)美光 Micron(美国,纳斯达克上市):第三大 DRAM 厂商,AIHBM 加速扩产 

4)南亚科技(中国台湾上市)、华邦电子(中国台湾上市):只做普通 DDRDRAM无法量产 HBM

2、国内企业(A 股无上市 DRAM 制造企业)

长鑫存储(CXMT,合肥,未上市):国内唯一 DRAMIDM 厂商,可以做普通 DDR5LPDDR5暂时无法量产 HBM,制程受 EUV 设备限制,做不到 HBM 所需要的先进工艺。

兆易创新(603986股):仅做 DRAM 芯片设计,晶圆代工交给长鑫存储,自己不生产晶圆裸片。

目前能制造 HBM 级别 DRAM 裸片的只有三星、SK 海力士、美光三家

下游(DRAM 裸片之后的工序:TSV 打孔→垂直堆叠→HBM 封装,衔接 CoWoS)

8/12 颗 DRAM 裸片要做成 HBM 堆栈,还要再经过 TSV 硅通孔、微凸块电镀、堆叠键合、封装,之后再对接 CoWoS 硅中介层、FC/BGA 载板

BaseDie(逻辑基底裸片),一块方形硅基裸晶粒,不含存储电容,只做逻辑电路,放在 8/12 层 DRAM 存储裸片最底部,整套 HBM 堆叠的控制底座。

BaseDie 属于逻辑芯片,制造流程和 GPU 逻辑芯片几乎一致,只是电路功能不同,上游原材料、设备和逻辑晶圆完全一致。

上游 2:半导体生产设备(制造 Base Die 晶圆)

互连介质:Micro/bump(微凸块,铜/镍/超低 α 锡焊点)

整套微凸块做在 DRAM 裸片、BaseDie 底面;通过高温热压键合,把上层 812 层 DRAM 芯片垂直堆叠,再把整套 HBM 堆栈焊接在台积电硅中介层(Interposer)上。 核心功能:实现层间电路导通、承担机械压力,是 HBM 堆叠的 “导电桥墩”;HBM3 微凸块间距仅 2040μm,精度要求极高,一旦出现空洞、凸点大小不均,芯片直接报废。

板块 2:电镀化学品(整条环节最核心的耗材,决定凸块良率)

1.电镀铜添加剂(铜柱整平剂、载运剂):控制铜柱高度一致,杜绝高低差

2.电镀镍药水、电镀锡银添加剂

·海外龙头:安美特 (Atotech)、杜邦、日本石原化学,长期垄断高端 Bumping 电镀市场

·股上市公司: 

1.光华科技RDL、晶圆级 Bumping 微凸块电镀药水,铜柱 镀镍 镀锡全配方,已经导入长电科技、通富微电,用于 HBM 堆叠微凸块制程,是我们前面算力链条的一环。

板块 3:上游生产设备(制作 Microbump)

封装外壳:GMC 特种环氧塑封料(GlassMicrosphereComposite MoldingCompound,颗粒型环氧模塑料)

外观为白色颗粒状热固性复合材料,由环氧树脂、固化剂、低α 球形硅微粉 / 球形氧化铝、玻璃微球、各类助剂混炼造粒而成。 HBM 堆叠完成后,通过模压工艺,完整包裹住 812 层 DRAM 裸片 + BaseDie+Microbump 微凸块,固化之后形成 HBM 芯片的保护外壳。

中游环节:GMC 塑封料生产制造(核心环节)

1、海外上市龙头(长期垄断高端 HBMGMC)

1.住友电木(Sumitomo Bakelite,日本上市):全球第一,HBMGMC 市占率约 60%,英伟达 HBM3 的核心供应商;

2.Resonac(原日立化成,日本):全球第二,HBMGMC 市占率约 35%; 两家日系企业合计垄断全球高端 HBMGMC 市场 95% 以上。

华海诚科(688535):国内唯一实现 HBMGMC 量产的企业,全球第三家实现 HBM 级 GMC 量产,产品对标住友电木;已经通过 SK 海力士、长电科技、通富微电验证,用于 HBM3E、HBM4 封装,2026 年持续扩产,GMC 毛利率可达 40%50%。

(一)技术壁垒从高到低排序(壁垒越高、寡头垄断越强、国产化最难)

1 梯队(最高壁垒,全球寡头垄断,A 股无法量产本体芯片)

1.DRAM 存储裸片(HBM 的 8-12 层存储晶圆)

全球仅三星、SK 海力士、美光三家能量产商用

BaseDie 底层逻辑基片

生产方:三星、SK 海力士、美光(自研),后续 HBM4 交由台积电代工;

毛利率:55%-70%

2梯队(第二层级壁垒:材料、专用化学品,A 股可以实现国产突破,寡头格局、认证周期 2-3 年)

1.Lowα 超低α 球形硅微粉、球形氧化铝(GMC 塑封料核心填料)

上市公司:联瑞新材(688300,国内唯一实现 HBM 级 Lowα 球形硅微粉、球形氧化铝量产企业。

毛利率:HBM 专用高端球形粉体毛利率 60%-65%,高于GMC 成品塑封料,在 HBM 材料里利润率第一。

2.GMC 特种环氧塑封料(HBM 封装外壳)

上市公司:华海诚科(688535,国内唯一实现 HBMGMC 量产的企业,已经导入长电科技、太极实业(海太半导体)、SK 海力士供应链。

·毛利率:45%-50%,净利率约 20%

3.Microbump 微凸块配套耗材(电镀药水、超低α 锡银焊料、临时键合胶、底部填充胶)

核心上市公司: 1)光华科技(002741):Microbump 铜柱、镀镍、镀锡全套电镀药水,用于 TSV、晶圆 Bumping 工艺;毛利率 50%-58%,高端晶圆药水毛利远高于普通 PCB 药水。 2)飞凯材料(300398):超低α 锡球、临时键合胶、底部填充胶;毛利率 42%-50%

3梯队(第三层级壁垒:Bumping 凸块代工 + HBM 堆叠封测,重资产、产能壁垒)

1.Micro/bump 晶圆凸块加工、HBM 堆叠封测(把 DRAM+Base/Die 依靠微凸块键合堆叠)

海外:台积电 CoWoS 产线、日月光、安靠;

股上市公司:太极实业(海太半导体,SK海力士合资)、长电科技、通富微电。

毛利率:封测行业整体 28%-38%,低于半导体材料赛道。

A 股能吃到利润最高、壁垒最强的赛道,集中在半导体专用材料(粉体、GMC 塑封料、电镀药水、锡球胶材),耗材属于复购型生意,一旦通过原厂认证,长期稳定放量、议价能力极强;