美光科技HBM业务布局情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/11/04 09:44

战略卡位有望逐步提升市占率。

1.与 CPU 和 GPU 客户合作粘性较强,有助于提升市场份额

美光的战略卡位有助于扩大市场份额。根据半导体行业观察,美光 2020 年宣布成功量产 HBM2E 产品,之后在 2023 年 7 月开始出样业界首款 8 层堆叠的 24GB HBM3(带宽超过 1.2TB/s,引脚速 率超过 9.2Gb/s),并在同月宣布与台积电合作开发 HBM3E。美光的 8 层 HBM3E 于 1Q24 通过英 伟达验证并成功出货,应用于 H200 GPU。同时,美光在 2024 年 3 月宣布开始研发 12 层 36GB HBM3E 产品,并在 2024 年 6 月成功出货 12 层 HBM3E 产品。凭借英伟达和美光的长期合作关系, 我们认为英伟达基于供应链安全和稳定考虑,可能在后续发布的 B200 和 X100 产品中继续采纳美 光的 HBM3E 和 HBM4 产品。

依靠美国政府支持,我们认为美光相比韩厂在政府资金和美国客户接触方面具备一定优势。首先, 美光直接获得了美国政府的资金支持。根据半导体行业观察,2024 年 4 月,美国政府根据《芯片法 案》宣布提供给美光至多 61.4 亿美元的直接拨款,用于支持其在纽约州克莱镇建设两座先进 DRAM 超级晶圆厂,以及在爱达荷州建设一座 DRAM 量产工厂。其次,美光还将获得至多 75 亿美元的贷 款,并有资格获得美国财政部的投资税收抵免。根据美光 3QFY24 业绩会,受益于政府的资金支持, 公司可以一定程度上降低 2024-2025 财年对美国本土工厂 HBM 产能的资本支出压力。 此外,由于美国政府致力于扩大半导体自给率,美光作为全球 DRAM 行业的主要美企或更易得到英 伟达、AMD 和英特尔等厂商的合作助力。我们看到美光在过去历次发布 HBM 和 DRAM 新品时,均得到了来自英伟达和 AMD 的支持。

例如:1)根据美光中国官方微信公众号,美光宣布成功出样第 二代 HBM3 内存产品时,英伟达超大规模和高性能计算副总裁 Ian Buck 表示与美光在众多产品领 域保持了长期合作,并表达了英伟达与美光在第二代 HBM3 产品上合作的信心;2)根据美光中国 官方微信公众号,美光于 2024 年 5 月宣布在业界率先出货基于大容量 32Gb 单块 DRAM 芯片的 128GB DDR5 RDIMM 内存,该产品相比 3DS 硅通孔(TSV)技术竞品在容量密度上提升 超过 45%。 美光 128GB DDR5 RDIMM 产品发布后,AMD 服务器事业部总经理 Dan McNamara 表示其 EPYC (霄龙)CPU 服务器搭载了美光 DDR5 内存产品。英特尔内存与 IO 技术副总裁 Dimitrios Ziakas 表 示,美光的 128GB DDR5 RDIMM 产品已完成第四代和第五代英特尔® 至强® 处理器平台的内存兼容 性认证。

2.采用跳程战略加速追赶并缩小和 SK 海力士的技术差距

早期过多投入 HMC(Hybrid Memory Cube,混合内存立方体)方案直接影响了美光 HBM 产品积 累。美光早期导入 HBM 产品领域并非一帆风顺。根据半导体行业观察,美光一开始是和英特尔联 合开发 HMC,英特尔前首席技术官贾斯汀-拉特纳在 2011 年英特尔开发者论坛上介绍了此项技术, 核心目的是解决传统 DDR3 遇到的低带宽问题。随后 SK 海力士和 AMD 合作在 2013 年推出了 HBM 技术,并最终取代 HMC 成为主流方案。我们认为 HMC 被取代的原因是:1)HBM 技术在 2013 年 推出不久便被固态技术协会(Solid State Technology Association)确定为 JESD235 的行业标准; 2)HMC 方案成本较 HBM 更加昂贵。自 2013 年第一版 HMC 规范起,真正采用 HMC 技术产品的 仅有富士通的超级计算机 PRIMEHPC FX 100、Juniper 的高性能网络路由器和英特尔的 Xeon Phi 协 处理器等,英伟达和 AMD 专业加速卡均未采用。 采取跳程战略缩短同 SK 海力士的差距。

根据半导体行业观察,美光最终在 2018 年 8 月宣布正式 放弃 HMC,转向性价比更高的 HBM 存储技术。但因为前期误判,美光在 HMC 技术上投入了过多 资金,导致与三星电子和 SK 海力士的代际差距明显。为缩小差距,美光选择跳过 HBM2,直接在 2020 年进行 HBM2E 量产,随即继续跳过 HBM3 直接在 2023 年研发 HBM3E,并于 2023 年 7 月发 布第二代改良版 HBM3 之后随即于 2024 年 2 月宣布开始量产 HBM3E 并应用在英伟达的 H200 芯 片上。根据美光中国官方微信公众号,其 1Q24 发布的 HBM3E 产品功耗比竞品低 30%。以拥有 500,000 个 GPU 安装基数的客户为例,仅五年内只考虑美光 HBM3E 产品影响,便可为客户节省超 1.23 亿美元的运营成本。

我们认为与台积电的合作有助于加速美光的产品研发和量产速度。相比三星电子因旗下同时拥有晶 圆制造和存储业务而与台积电存在明显的竞争关系而言,我们认为美光专注于第四代(1α)和第五 代(1β)DRAM 产品的研发和制造,形成了与台积电更为天然的合作土壤。同时在美国补贴半导体 产业的背景下,台积电有望加速与美光合作。根据美光中国官方微信公众号信息,美光作为 3D Fabric 联盟的合作伙伴成员与台积电有着紧密的合作。在美光第二代 HBM3 产品的开发过程中,美 光与台积电携手共事,为 AI 及高性能计算(High Performance Computing, HPC)设计应用中顺利 引入和集成计算系统奠定了基础。台积电于 2023 年 7 月收到美光第二代 HBM3 内存样片,随即便 与美光开展密切合作,进行评估和测试。

美光有望在 2025 年引入 1γ 制程生产 HBM 产品,进一步提升其 HBM 竞争力。根据美光中国官方 微信公众号信息,美光于 2023 年 7 月发布的 HBM3 采用其第五代 1β (1-beta) 技术生产,于 1Q24 发布的 HBM3E 产品同样采用了 1β技术,支持 8 层或 12 层 24Gb 裸片堆叠。根据全球半导体观察, 美光的日本广岛工厂正在开发采用 EUV 技术的第六代 1γ DRAM 制造工艺,并预计采用该工艺的产 品将在 2025 年量产。我们认为相比上一代 HBM 产品,未来采用 1γ 制程的 DRAM 和 HBM 产品 在位元密度和芯片功耗方面均会有明显提升,基于:1)第五代 1β技术相较上一代的 1α(1-alpha) 制程功耗降低约 15%、位元密度提升超 35%;2)第六代 1γ技术是第五代技术的新一代产品,采用 极紫外光(EUV)技术,有望在功耗和位元密度性能上较第五代产品有进一步的提升;3)HBM 结 构基于 DRAM 裸片堆叠,DRAM 裸片的功耗和位元密度提高能够直接助力 HBM 整体性能提升。

美光 HBM 产品良率依赖于设备和工艺的密切配合。根据半导体行业观察,美光的良率在 2024 年 3 月提升到 70%,2Q24 大规模量产后出现一定程度的下降,但到 2024 年 7 月底又回升至 80%左 右。我们分析美光生产能力受限的原因可能是:1)量产阶段遇到了材料配方和工艺问题;2)美光 改用不同供应商设备,导致产线设备的精准度出现问题;3)受制于工艺和材料限制,热压键合 (TCB)良率不高或不稳定。我们认为美光解决问题的方式包括:1)更换胶水材料和设备;2)与客户开展紧密协作。在客户验证的过程中,美光需要不断修改和优化 HBM 产品的工艺参数,使得 不同的工序和设备之间实现良好配合。 HBM4 最新标准有望助力美光新品导入客户。国际半导体标准组织(JEDEC)于 2024 年 7 月份发 布了 HBM4 的最新标准,将 HBM4 产品标准定为 775 微米,较上一代 720 微米更厚。

我们认为最 新标准的发布一定程度上缓解了美光在后续 HBM4 产品上必须使用混合键合技术的压力,美光可以 继续沿用 TC-NCF 工艺生产 12 层和 16 层 HBM4 产品,但设备和键合良率是我们重点关注的指标。 如果 TC-NCF 被验证为适用于生产 HBM4 产品,则我们认为沿用 TC-NCF 工艺有助于美光新品加速 客户渗透,这是因为在现有 775 微米标准下此举可避免美光转换至混合键合设备和材料必须面临的 成本,还有助于新品出货后进行客户导入,减少客户验证时间。我们认为在客户验证和出货方面拿 到先机对于快速提升产品品质和扩大市场份额的意义重大。一方面,客户在实际使用 HBM 产品的 过程中会及时反馈一些新问题,厂商可借机重新审视产品的性能和功耗,及时改善并持续打磨产品 品质;另一方面,成为供应商并稳定出货后,规模经济效应可有助于提升良率。随着厂商基于原有 的工艺不断提升良率,在最终进入成熟阶段后可获得较为可观的利润率水平。

3.我们预计美光将着手于获客和产品品质角度参与 2H24-25 年 HBM 市场竞争

我 们 认 为 8 层 和 12 层 HBM3E 将 是 2025 年 全 球 HBM 行 业 的 主 流 产 品 。 需 求 侧 , 根 据 TrendForce,英伟达 H100 在 2024 年仍搭载 80GB HBM3,而到 2025 年 Blackwell Ultra 下的 B200 将搭载 HBM3E。同时,AMD 在 2024 COMPUTEX 会议上宣布最新一代 GPU 产品 MI325 和 MI350 将搭载 288GB HBM3E,单位用量成长超 3 倍,并表示其 MIX325X 有望在 4Q24 前发布, 也预计 MI350 在 2025 年发布。随着 2025 年英伟达和 AMD 的主力 GPU 搭载 HBM3E 产品,我 们认为 HBM3E 在整体 HBM 市场的占有率将持续提升。 供给侧,根据半导体行业观察,SK 海力士和美光均在 1Q24 向客户批量出货 8 层 HBM3E 产品, 其中 SK 海力士在其 2Q24 业绩会上提到,其 2024 年 HBM3E 产品(包括 8 层和 12 层) 全年的 出货量将超过其 HBM 整体出货量的 50%。根据 SK 海力士 2Q24 业绩会,在 2025 年,SK 海力士 12 层 HBM3E 的出货量将超过 8 层 HBM3E 产品。综合客户需求和供给情况,我们判断 8 层和 12 层 HBM3E 产品 2025 年仍将是 HBM 市场的主流。

在客户验证和导入进度方面,目前美光领先于三星电子,且与 SK 海力士的差距较小。1)8 层 HBM3E 方面,根据 3QFY24 业绩会信息,美光在 2024 年 3 月开始正式供货给英伟达 H200 GPU, 2024 年 3-5 月期间创造了超 1 亿美元的收入。SK 海力士在 2024 年 3 月底开始向客户供货,并 于 2Q24 加速出货。三星电子方面进度较慢,据路透社 7 月 24 日报道,其 HBM3 芯片已获得英伟 达批准,但只能用于 H20 产品。2)12 层 HBM3E 方面,根据半导体产业纵横,美光于 2024 年 9 月 9 日正式宣布推出 12 层堆栈的 HBM3E 内存,这一新产品具有 36GB 容量,用于 AI 和 HPC 工作负载的前沿处理器。根据 SK 海力士中国官方微信公众号,其在 2024 年 9 月 26 日宣布全球率 先开始量产 12 层 HBM3E,实现了 36GB 容量。

客户层面 SK 海力士仍占优势,但美光有望从 HBM3E 产品开始逐步拓展客户群体。

英伟达:根据美光中国官方微信公众号信息,美光在 2023 年 7 月出货 8 层堆叠 24GB 第二代 HBM3 产品后不久,便于 2024 年 2 月 26 日宣布其 8 层 HBM3E 系列产品获得英伟达验证, 并成功应用在了英伟达 H200 GPU 产品中。随即美光在 2024 年 3 月开始研发 12 层 36GB 的 HBM3E,并于 6 月成功出货。凭借英伟达和美光的长期合作关系,我们认为针对英伟达后 续发布的 B200 系列及未来的 X100 产品,美光有望拿到一定 HBM 供应份额。

AMD:当前与 AMD 达成合作的 HBM 供应商主要包括 SK 海力士和三星电子。根据韩媒 Bridge Economy 报道,三星电子已与 AMD 达成 4 万亿韩元 HBM3E 供应订单。我们认为美 光和 AMD 在其他产品上的合作历史长久,具备进一步合作 HBM 产品的基础。例如,根据美 光中国官方微信公众号,美光 2024 年 7 月针对数据中心客户发布了美光 9550 NVMe™ SSD, AMD 数据中心副总裁 Raghu Nambiar 明确认可 AMD 和美光的合作价值,并确保美光的 SSD 产品会在 AMD 的 EPYC 服务器上得到充分应用。随着美光 HBM3E,尤其是 12 层 HBM3E 产 品的逐步量产,美光或有望获得来自 AMD 意向订单。

英特尔及其他云厂商自研 GPU。在美光的 3QFY24 业绩会上,管理层宣布公司在 2025 年将积 极拓展 HBM 客户,与大多数 HBM 客户开展联合研发。我们认为英特尔是美光的重要生态客 户之一,近期在 HBM 和 SSD 方面的合作非常紧密。根据美光中国官方微信公众号,在美光 发布数据中心用的 9550 NVMe™ SSD 产品后,英特尔首席 I/O 架构师 Debendra Das Sharma 明确表示美光是英特尔的重要生态系统合作伙伴,长期以来一直为基于英特尔的平台提供整合 良好的 PCIe 解决方案。我们认为双方的长期合作为美光导入英特尔 HBM 产品供应链奠定了 基础。此外,未来云厂商自研 AI GPU 也需要 HBM 产品,美光也有望基于产品质量和客户的 供应安全角度而进入其供应体系。

4.我们认为美光在 2026 年将发力客户群拓展和 HBM4 产品性能提升

HBM4 产品进度上,目前美光领先于三星电子,与 SK 海力士的差距较小。根据半导体产业纵横, 美光预计在 2026 年推出 12 层和 16 层堆叠 HBM4,带宽超过 1.5TB/ s,还将在 2027-28 年发布 12 层和 16 层堆叠 HBM4E,带宽可达 2TB/s 以上。SK 海力士和台积电达成合作,从 HBM4 开始 准备采用台积电的先进逻辑工艺制造基础裸片,此外还计划与台积电优化 HBM 产品和 CoWoS 技术 融合。SK 海力士计划在 2025 年下半年出货 12 层 HBM4 产品。三星电子坚持在 HBM4 上采用混 合键合工艺,并在 2024 年 5 月美国科罗拉多州举行的 2024 年 IEEE 第 74 届电子元件和技术会议 上发表了题为《用于 HBM 堆叠的 D2W(芯片到晶圆)铜键合技术研究》的论文,文中表示对于 16 层以上 DRAM 堆叠的 HBM 产品而言混合键合技术为必不可少。

三星电子计划于 2025 年制造 HBM4 样品,并预计于 2026 年实现量产。 HBM4 定制化趋势有望助力美光依托生态优势获得市场份额。根据 TrendForce ,HBM4 预计在 2026 年上市,未来或将朝着客制化方向发展。我们观察到一些客户可能在 HBM4 时代提出定制化 要求,除了将 HBM 排列在 SoC 主芯片旁,也希望在把 HBM 堆栈在 SoC 主芯片上可有更多定制 空间。我们认为,未来 HBM 产业转向定制化发展的趋势有望在一定程度上降低 DRAM 的大宗商品 属性,削弱行业周期波动。我们认为美光相较韩厂在美国本土客户生态上具备一定优势,或能够依 托自身优势加速渗透 HBM4 市场。 JEDEC 发布的 HBM4 规范在一定程度上有利于美光。根据 JEDEC 近期发布的 HBM4 标准,SK 海 力士基于现有工艺技术和思路设计的 12 层 HBM4 产品基本符合要求,无需大动作的设计更改。对 于美光而言,新标准在一定程度上有利于美光继续采用现有方案。我们认为美光沿用 TC-NCF 技术 可以节省转换至混合键合设备和材料的相关成本,并缩短新品出货后的客户导入时间。我们认为在 客户验证和出货方面拿到先机对于快速提升产品品质和扩大市场份额的意义重大。