HBM大爆發(fā)：芯片戰(zhàn)升級(jí)為“設(shè)備戰(zhàn)”

2024年，高帶寬內(nèi)存（HBM）成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的焦點(diǎn)。受益于AI大模型、高性能計(jì)算（HPC）和數(shù)據(jù)中心需求的爆發(fā)式增長，HBM作為下一代內(nèi)存技術(shù)已從“技術(shù)先鋒”走向“市場核心”。尤其是在AI訓(xùn)練過程中，HBM因其超高帶寬與極低延遲成為不可替代的關(guān)鍵部件。

據(jù)Counterpoint數(shù)據(jù)，2024年HBM市場規(guī)模同比增長超過250%，預(yù)計(jì)將在2025年達(dá)到近100億美元。SK海力士在此波浪潮中表現(xiàn)最為亮眼，其2024年HBM營收同比增長超過4.5倍，在第一季度便取得了高達(dá)70%的市場份額。Micron緊隨其后，市場份額在30%-35%之間，且其HBM3E產(chǎn)品已獲英偉達(dá)H200驗(yàn)證通過，正在加速放量中。

與此同時(shí)，HBM制造對后段工藝設(shè)備提出了極高要求，尤其是芯片堆疊環(huán)節(jié)中的熱壓鍵合（TCB）技術(shù)，其精度和良率直接決定HBM芯片的封裝質(zhì)量、產(chǎn)能與成本。可以說，TCB設(shè)備是決定HBM“能量上限”的核心環(huán)節(jié)。

HBM封裝路徑分化：MR-MUF vs TC-NCF

目前，主流HBM封裝分為兩大路徑：

• TC-NCF（Non-Conductive Film）：三星與美光主要采用該路徑，工藝成熟，適合標(biāo)準(zhǔn)化量產(chǎn)；
• MR-MUF（Molded Reflow with Mold Underfill）：SK海力士主推，強(qiáng)調(diào)高導(dǎo)熱性與堆疊層擴(kuò)展能力，其熱導(dǎo)率為NCF方案的兩倍以上。

這兩種路徑在核心工藝上雖均依賴TCB設(shè)備進(jìn)行芯粒間高精度壓合，但對設(shè)備的參數(shù)設(shè)定和兼容性要求存在較大差異。尤其在堆疊層數(shù)從8層上升至12層甚至16層后，壓力控制、熱擴(kuò)散、良率控制等均成為挑戰(zhàn)。因此，具備高度定制化、穩(wěn)定性強(qiáng)與封裝效率高的TCB機(jī)成為爭奪重點(diǎn)。

TCB設(shè)備市場爆發(fā)：六強(qiáng)爭霸格局形成

根據(jù)摩根士丹利與韓媒ETNews預(yù)測，全球用于HBM封裝的TCB設(shè)備市場將從2024年的約4.6億美元，快速增長至2027年的15億美元以上，年均復(fù)合增長率超50%。其中，亞洲企業(yè)主導(dǎo)格局已基本確立，形成“六強(qiáng)爭霸”的局面：

• 韓美半導(dǎo)體（Hanmi Semiconductor）：長期為SK海力士供貨，2024年?duì)I業(yè)利潤同比增長639%，并獲Micron大單，預(yù)計(jì)將交付超過50臺(tái)設(shè)備，單價(jià)達(dá)30億韓元；
• 韓華SemiTech：韓華集團(tuán)旗下設(shè)備廠商，2024年向SK供貨12臺(tái)TCB設(shè)備，總金額約4200億韓元，技術(shù)力不斷提升；
• SEMES（三星旗下設(shè)備廠）：專為三星內(nèi)供，近年來替代Shinkawa設(shè)備成功自研新一代TCB機(jī)，可支持高層堆疊HBM4；
• ASMPT（新加坡）：其設(shè)備已進(jìn)入SK的HBM3E試產(chǎn)線，尤其在NCF路徑上具備高穩(wěn)定性和較快節(jié)拍效率；
• K&S（Kulicke & Soffa）：也來自新加坡，積極開發(fā)無助焊劑鍵合方案，并與美光展開合作；
• Shinkawa（日本）：TCB設(shè)備先驅(qū)之一，曾為三星主要供貨商，現(xiàn)受制于本土半導(dǎo)體設(shè)備投資放緩，份額被韓企和新加坡企業(yè)蠶食。

值得注意的是，韓美與韓華之間圍繞SK的供應(yīng)關(guān)系發(fā)生微妙變化。韓美原為SK長期唯一設(shè)備商，但在韓華半導(dǎo)體設(shè)備性能逐漸追趕后，SK選擇部分導(dǎo)入韓華設(shè)備，并以此為由對韓美設(shè)備定價(jià)提出談判，導(dǎo)致韓美對SK提高報(bào)價(jià)并將售后服務(wù)從免費(fèi)轉(zhuǎn)為收費(fèi)，雙方博弈持續(xù)升溫。

HBM3E與HBM4拉升設(shè)備技術(shù)門檻

隨著HBM3E與HBM4逐步量產(chǎn)，其堆疊層數(shù)提升至12~16層，對TCB設(shè)備提出前所未有的挑戰(zhàn)。業(yè)內(nèi)人士指出，要在保證芯粒對準(zhǔn)精度（Alignment Accuracy）在±1.5μm以內(nèi)的同時(shí)，提高單位時(shí)間封裝效率（UPH）超過120 UPH，需在熱控、力控、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方面全面升級(jí)。

SK海力士計(jì)劃2025年下半年推出HBM4樣品，預(yù)計(jì)將采用MR-MUF路徑+多芯堆疊方案，并強(qiáng)調(diào)TSV減薄與導(dǎo)熱層集成，這使得其對設(shè)備的靈活性和兼容性要求大幅提升。

Micron方面則計(jì)劃2025年大幅拉升HBM3E出貨，其部分路徑采用Hybrid Bond + TC壓合，需使用不同類型設(shè)備完成2.5D異質(zhì)集成。ASMPT與韓美都在積極參與驗(yàn)證。

產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)會(huì)：中國設(shè)備廠的潛力與挑戰(zhàn)

目前，TCB設(shè)備領(lǐng)域仍由日韓、新加坡廠商主導(dǎo)，中國設(shè)備廠尚未形成有效突破。盡管部分國產(chǎn)鍵合設(shè)備廠已布局Fan-out、2.5D封裝設(shè)備，但在HBM高階封裝所需的壓合精度、控溫均勻性、堆疊穩(wěn)定性方面尚有差距。

然而，隨著韓國政府可能對中資HBM訂單采取限供措施，以及HBM逐步國產(chǎn)化趨勢增強(qiáng)，國內(nèi)設(shè)備商若能在2025年前完成樣機(jī)送樣，將有望獲得替代窗口。目前上海微電子、芯源微、華海清科等企業(yè)正在布局相關(guān)領(lǐng)域。

小結(jié)：從內(nèi)存芯片戰(zhàn)到“設(shè)備戰(zhàn)爭”

HBM本質(zhì)是AI產(chǎn)業(yè)軍備競賽下的內(nèi)存加速器。隨著技術(shù)向HBM3E、HBM4演進(jìn)，封裝路徑分歧與堆疊復(fù)雜度增加，使后段設(shè)備成為瓶頸關(guān)鍵。

2024年起，HBM不再只是芯片制造商的競賽，更是封裝設(shè)備廠的硬碰硬。從TCB技術(shù)路徑到產(chǎn)業(yè)博弈，從六強(qiáng)爭霸到國產(chǎn)替代，我們正在見證半導(dǎo)體封裝設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈新一輪的“權(quán)力更替”。

未來三年，誰能做出更快、更準(zhǔn)、更穩(wěn)定的TCB機(jī)，誰就能在HBM芯片價(jià)值鏈中攫取更多話語權(quán)。這場“設(shè)備戰(zhàn)爭”，才剛剛開始。