(来源:伏白的交易笔记)
前言:全球存储产业景气度高增,晶圆厂扩产带动上游设备强劲需求。
一. HBM概览
高带宽内存(HBM)是一种基于3D堆叠工艺的高性能DRAM,专为AI服务器GPU设计。
HBM自2013年推出以来,目前已迭代至HBM4,全球市场呈三强垄断格局,SK海力士、三星、美光合计占据95%以上份额。
1.1 封装原理
HBM采用“3D堆叠+2.5D集成" 架构,与GPU封装在同一基板,形成三层结构:芯片层、中介层、基板层。
(1)3D堆叠:将4-16层DRAM Die垂直堆叠,并通过硅通孔(TSV)、微凸块(Microbump)实现互联。
(2)2.5D封装:通过硅中介层(Interposer)连接HBM堆栈与GPU,并紧密封装,主要采用台积电CoWoS工艺。

1.2 主要特点
(1)优点:超高带宽、较低功耗、小体积、适合高密度部署场景。
(2)挑战:技术门槛高(TSV、微凸点、2.5D封装)、制造成本高(工艺复杂、良率低)、散热要求高(高集成度)。
二. HBM制备核心环节
2.1 硅通孔(TSV)制备
(1)目的:价值量最高环节,在晶圆内钻孔并填充导电材料,实现垂直互连;并在孔壁沉积绝缘层,提供电气隔离。
(2)工艺步骤:深硅刻蚀(DRIE)→绝缘层沉积→阻挡层/种子层沉积→电镀填充→晶圆减薄→表面平坦化。、
(3)全球龙头:应用材料、泛林半导体、东京电子。
(4)国内厂商:中微公司(深硅刻蚀设备)、北方华创(TSV全流程设备)、微导纳米(ALD沉积设备)、华海清科(CMP/减薄设备)。
2.2 微凸块制备
(1)目的:在DRAM Die表面形成微小金属凸点,实现Die与Die、Die与中介层的电气连接,替代传统引线键合。
(2)工艺步骤:凸点下金属化(UBM)→光刻显影→凸块电镀→回流成型。
(3)全球龙头:应用材料、东京电子。
(3)国内厂商:芯源微(涂胶显影设备)、盛美上海(电镀铜/清洗设备)。
2.3 堆叠键合
(1)目的:将多个DRAM Die精准对齐并键合,HBM4开始从热压键合(TCB)向混合键合(Cu-Cu)过渡,大幅提升互联密度。
(2)工艺步骤:表面活化→临时键合与解键合→永久键合→堆叠固化。
(3)全球龙头:EVG、东京精密。
(4)国内厂商:拓荆科技(混合键合设备)。
2.4 检测与量测
(1)目的:HBM堆叠层数增加对检测精度要求极高,检测设备价值量提升。
(2)工艺步骤:外观检测、缺陷检测、电气测试、可靠性测试等。
(3)全球龙头:科磊、爱德万、泰瑞达。
(4)国内厂商:赛腾股份(缺陷检测设备)、精测电子(AOI/量测设备)、中科飞测(光学检测设备)、精智达(电性能测试设备)。
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