HBM產業鏈及投資機會梳理

HBM產業鏈主要涵蓋上游的材料和設備廠商，中游的IDM廠商，下游的CPU/GPU/TPU等廠商。上游設備商主要提供生產HBM所需的原材料和設備，如硅晶圓、光刻機、刻蝕機等；中游制造商則負責將原材料加工成HBM芯片，包括晶圓制造、切割、封裝等環節；下游則主要是HBM芯片的應用領域，如數據中心、AI芯片、固態硬盤等。

三大關鍵技術構筑核心壁壘

華源證券指出，HBM制造的核心壁壘在于晶圓級先進封裝技術，主要包括三大關鍵技術：TSV（硅通孔）、Microbump（晶圓微凸點）和堆疊鍵合。

TSV是一種在硅片內部鉆孔并填充導電材料的技術，是HBM實現垂直互連的關鍵，也是成本占比最高、最核心的技術，成本占比約30%。其涉及的主要工藝流程包括：1）TSV硅通孔制造：TSV刻蝕方法主要包括深反應離子刻蝕（DRIE）和激光刻蝕。國外刻蝕設備主要由美國應用材料、泛林半導體占據；國內中微公司、北方華創等推出的等離子刻蝕機，可實現一定程度的高深寬比刻蝕。

2）TSV絕緣層制備：TSV孔內的絕緣層用于將硅襯底與孔內的傳輸通道隔離，主要使用化學沉積的方法沉積制作絕緣層。供應商主要包括國外的KLA（SPTS）、應用材料和國內廠商拓荊科技等。

3）阻擋層和種子層制備：在電鍍銅填充TSV通孔之前，需要制備阻擋層。供應商主要包括國外的KLA（SPTS）和國內的北方華創等。

4）電鍍填充：硅通孔電鍍銅工藝目前主要有大馬士革電鍍和掩模電鍍兩種。供應商主要包括國外廠商德國安美特、東京電子、Ebara、應用材料、泛林集團等；電鍍液包括陶氏化學、樂思化學、上村、安美特、羅門哈斯等。國內方面，設備商主要有盛美上海等；電鍍液包括上海新陽、天承科技等。

5）CMP拋光：TSV工藝中引入了CMP技術，用于去除硅表面的SiO2電介質層、阻擋層和種子層。國外設備廠商主要包括應用材料、Ebara等；拋光墊、拋光液包括陶氏、FujiFilm、卡博特等。國內設備廠商包括華海清科、特思迪等；拋光墊、拋光液包括鼎龍股份、安集科技等。

Microbump是電鍍形成的銅柱微凸點，用于連接堆疊在一起的內存芯片，涉及的設備和材料有PVD（靶材）、涂膠顯影機、光刻機（光刻膠）、電鍍設備（金屬、焊料）、去膠設備（剝離液）、刻蝕設備（電子特氣）、回流焊設備等。

堆疊鍵合工藝主要包括TC-NCF（非導電薄膜）、MR-MUF（批量回流模制底部填充）和混合鍵合三種類型。其中MR-MUF工藝為海力士獨家所有，美光和三星目前則使用TCNCF工藝。由于不同工藝對層數和高度上限不同，未來三家逐步走向混合鍵合工藝，可在一定高度內實現更多的層數。

此外，由于HBM的產品結構更加精細化，生產流程更加復雜化，對質量控制設備的需求倍增。在中國半導體檢測與量測市場中，設備的國產化率較低，市場主要由幾家壟斷全球市場的國外企業占據主導地位，其中科磊半導體在中國市場的占比仍然最高，領先于所有國內外檢測和量測設備公司，但國內也正在涌現一批檢測企業，包括精測電子、中科飛測、賽騰股份、睿勵科學等。

國產研發持續加速未來可期

HBM國產化是國內發展AI產業的必要一環，若要實現HBM的自主量產，則需要同時具備DRAM生產和先進封裝工藝的產業化能力。

DRAM生產方面，長鑫存儲作為國內領先的DRAM制造商，被視為國內在HBM技術發展上的最大希望。長鑫存儲與封裝和測試廠通富微電合作開發了HBM樣品，并向潛在的客戶展示。不過長鑫目前僅具備制造HBM2的工藝節點水平，和市場主流代際差相差2代左右，仍有待進一步提升。

先進封裝方面，國內具備TSV、bumping和堆疊等HBM中使用到的先進封裝工藝，但仍需積累生產經驗以實現商業化量產。國內存儲廠商武漢新芯的三維集成工藝涉及了HBM生產的核心三大工藝（即TSV、bumping和堆疊鍵合技術），根據其招股說明書，公司計劃建設規劃產能5.0萬片/月的12英寸晶圓生產線，其中三維集成業務相關產能合計4.0萬片/月。由于目前國內沒有HBM的量產經驗，在實際生產過程中，能否熟練應用晶圓級先進封裝工藝決定了HBM的良率，國內產業化落地仍需積累大量的生產經驗。

根據華源證券分析，基于HBM在AI發展中的重要性和國內目前的稀缺性，國內掌握DRAM生產工藝和先進封裝工藝的各家廠商通過自研或合作的方式正積極研發，對于未來HBM國產化路徑有以下猜想：

1）IDM（垂直整合制造）模式：類似三星/海力士/美光，從晶圓制造到HBM先進封裝工藝全部自主完成。

2）代工廠與封測廠合作模式：由代工廠負責生產DRAM晶圓，封測廠負責合作完成TSV、microbumping和堆疊鍵合等HBM先進封裝工藝部分，二者的合作或采取深度綁定一對一形式，或采用一對多形式進行合作。

長遠來看，AI需求提升有望帶來先進封裝及HBM各細分環節全面的機會，HBM有望成為本土AI算力產業鏈國產化的重要突破口，將帶動上下游產業鏈全方位發展。

附表：HBM 產業鏈部分重點標的