AI系列之HBM:AI硬件核心,需求爆发增长

发布于: 雪球转发:0回复:0喜欢:0

AI硬件核心是算力和存力,HBM高带宽、低功耗优势显著,是算力性能发挥的关键

AI芯片需要处理大量并行数据,要求高算力和大带宽,算力越强、每秒处理数据的速度越快,而带宽越大、每秒可访问的数据越多,算力强弱主要由AI芯片决定,带宽由存储器决定,存力是限制AI芯片性能的瓶颈之一。AI芯片需要高带宽、低能耗,同时在不占用面积的情况下可以扩展容量的存储器。HBM是GDDR的一种,定位在处理器片上缓存和传统DRAM之间,兼顾带宽和容量,较其他存储器有高带宽、低功耗、面积小的三大特点,契合AI芯片需求。HBM不断迭代,从HBM1目前最新到HBM3E,迭代方向是提高容量和带宽,容量可以通过堆叠层数或增加单层容量获得提升,带宽提升主要是通过提升I/O速度。

HBM市场爆发式增长,海力士和三星垄断市场

目前主流AI训练芯片均使用HBM,一颗GPU配多颗HBM,如英伟达1颗H100使用5颗HBM3、容量80GB,23年底发布的H200使用6颗HBM3E(全球首颗使用HBM3E的GPU)、容量达144GB,目前HBM供不应求,三大原厂已开启军备竞赛,三大原厂一方面扩产满足市场需求、抢占份额,海力士和三星24年HBM产能均提升2倍+,另外三大原厂加速推进下一代产品HBM3E量产以获先发优势,。

先进封装大放异彩,设备和材料新增量

HBM采用3D堆叠结构,多片HBM DRAM Die堆叠在Logic Die上,Die之间通过TSV和凸点互连,先进封装技术TSV、凸点制造、堆叠键合是HBM制备的关键,存储原厂采用不同的堆叠键合方式,海力士采用MR-MUF工艺,三星和美光采用TCB工艺,MR-MUF工艺较TCB工艺效率更高、散热效果更好。HBM对先进封装材料的需求带动主要体现在TSV、凸点制造和堆叠键合/底填工艺上,带来对环氧塑封料、硅微粉、电镀液和前驱体用量等的提升,在设备端HBM带来热压键合机、大规模回流焊机和混合键合机等需求。