在人工智能与高性能计算浪潮的席卷下,HBM(高带宽内存)以其独特的性能优势,成为半导体市场的“宠儿”。市场研究机构Gartner的数据显示,2025年HBM市场规模将达到263.29亿美元,同比增长超过70%。如此迅猛的增长态势,不仅让HBM自身成为焦点,更如同一场风暴,带动了众多上游技术的爆发,为半导体产业注入了新的活力与变革动力。
先进封装设备:HBM堆叠的“基石构建者”
HBM作为一种基于3D堆栈工艺的高性能内存,其多层堆叠的特性对先进封装设备提出了极高的要求。在这个领域,多家企业凭借各自的技术优势崭露头角。
ASMPT便是其中的典型代表。其广泛布局的先进封装设备,为本土半导体供应链提供了可靠支持。以公司的TCB(热压键合)设备为例,在HBM的多层堆叠过程中,TCB设备能够实现高精度的芯片键合,确保每一层芯片都能准确无误地连接在一起,这对于HBM的性能和稳定性至关重要。正是凭借这样的技术实力,ASMPT的TCB设备成为国内半导体产业链不可或缺的一环。随着HBM市场的持续扩大,ASMPT的先进封装设备业务也将迎来更广阔的发展空间。据报道,SK海力士很可能将ASMPT设备用于其第五代HBM(HBM3E)技术,该技术被认为是高带宽存储器(HBM)中的尖端产品组。由于HBM是通过堆叠DRAM来封装的特性,因此层数越高成品率就越不稳定,据悉ASMPT设备获得了SK海力士的高度评价。据业内人士2月26日透露,SK海力士已向ASMPT订购TC Bonder设备,目前正在测试多种HBM产品组,其中包括HBM3E 16层产品。 TC键合机是HBM制程中必不可少的设备,是一种将多个芯片垂直堆叠的设备。
韩美半导体同样在HBM封装设备市场占据重要地位。长期与SK海力士的合作,使其积累了丰富的HBM封装设备研发和生产经验。其TC键合机不仅在精度和效率上表现出色,还不断进行技术创新。例如,针对HBM4特性推出的“TC Bonder 4”设备,大幅提升了精度与生产效率,即使在要求极高精度的16层以上堆叠工艺中,也能实现高生产效率和高品质。这一设备的推出,进一步巩固了韩美半导体在HBM封装设备市场的领先地位,也为HBM向更高层数堆叠发展提供了有力支持。第五代HBM技术中是否如此前报道采用ASMPT设备,未使用韩美产品,还是需要求证。
混合键合技术:开启HBM性能飞跃的“钥匙”
混合键合技术作为三维集成的关键实现技术,正成为半导体行业竞争的新焦点。它摒弃了传统键合工艺中在DRAM内存层间添加凸块的步骤,通过直接铜对铜连接,极大提高了信号传输速率,满足了AI计算对高带宽的迫切需求,同时降低了DRAM层间距,缩减了HBM模块整体高度,提升了芯片集成度与性能。
Besi作为混合键合设备领域的领军者,敏锐地捕捉到了HBM市场带来的机遇。随着三星电子、SK海力士等存储巨头对下一代HBM内存技术的布局推进,Besi凭借在混合键合设备领域的深厚积淀,迎来了新的发展契机。今年4月,公司收到两家领先存储芯片厂商针对HBM4应用的混合键合订单,以及一家亚洲领先晶圆代工厂关于逻辑芯片的追加订单,当季订单量达1.319亿欧元,较上季度增长8.2%,彰显出强劲的市场需求。
此外,应用材料公司与Besi的合作也为混合键合技术的发展注入了强大动力。2025年4月,应用材料公司收购Besi 9%股份,成为其最大股东。双方自2020年合作开发“全集成混合键合设备”,结合应用材料的前端晶圆处理技术与Besi的后端高精度封装能力,共建“卓越中心”加速技术商用。这一合作不仅实现了技术上的互补,也为混合键合技术的量产突破奠定了基础。联合开发的混合键合系统已进入技术验证阶段,目标在未来2 - 3年内实现大批量生产,满足数据中心、人工智能及自动驾驶等高算力应用场景的需求。
晶圆加工设备:HBM制造的“精密雕刻师”
在HBM的制造过程中,晶圆加工设备起着至关重要的作用。从晶圆的切割、研磨到抛光等环节,每一个步骤都需要高精度的设备来保证晶圆的质量和性能。
日本设备制造商Disco凭借其在晶圆减薄、切割和研磨技术方面的优势,在HBM市场带动下实现了强势增长。2023年,受先进封装需求强劲的推动,Disco以20%的市场份额领先。其长期以来致力于提供最前沿的精密加工设备,广泛应用于晶圆切割、研磨、抛光和键合等环节。在HBM技术中,TSV(硅通孔)工艺是核心,通过三维堆叠芯片来提升连接效率。Disco为TSV提供了全面的技术支持,包括晶圆切割、研磨和抛光等关键工艺,确保芯片在堆叠过程中能够保持高精度和高效性。
例如,在薄硅片处理过程中,Disco开发的低损伤隐形切割技术,有效解决了低介电常数材料在加工中的难题。此外,Disco的翘曲控制技术能够应对高精度晶圆的生产需求,帮助客户在大规模生产中保持一致的加工质量。通过不断的技术创新,Disco在全球半导体制造领域保持了领导地位,并为推动人工智能和HBM的进步提供了强有力的技术支持。
国内企业的机遇与挑战:奋起直追,谋求突破
在国际企业纷纷布局HBM上游技术市场的同时,国内企业也面临着机遇与挑战。一方面,HBM市场的火爆为国内半导体产业带来了广阔的发展空间。随着国内对AI、高性能计算等领域的需求不断增长,对HBM及相关上游技术的需求也将持续增加。这为国内企业提供了参与国际竞争、提升技术水平的契机。
另一方面,国内企业在技术实力和市场占有率方面与国际巨头仍存在一定差距。在先进封装设备、混合键合技术、晶圆加工设备等关键领域,国内企业的技术水平和产品质量还有待提高。此外,国际市场上的竞争日益激烈,技术壁垒和贸易保护主义也给国内企业的海外拓展带来了一定的困难。
然而,国内企业并没有因此而退缩。拓荆科技、华卓精科等国内企业纷纷入局混合键合技术领域,加大研发投入,努力提升自身的技术实力。同时,国内也在积极推动HBM生态链的建立,涵盖TCB设备、COWOS封装、HBM堆叠、芯粒设计、EDA协同等一整套本土化路径。通过加强产业协同创新,国内企业有望在HBM上游技术领域实现突破,缩小与国际巨头的差距。
HBM的火爆如同一个强大的引擎,带动了先进封装设备、混合键合技术、晶圆加工设备等众多上游技术的爆发。在这个充满机遇与挑战的时代,国际企业凭借其技术优势和市场经验占据着领先地位,而国内企业也在奋起直追,积极谋求突破。未来,随着技术的不断进步和市场的持续扩大,HBM上游技术领域将迎来更加激烈的竞争和更加广阔的发展前景。我们有理由相信,在全球半导体产业的舞台上,中国企业将绽放出更加耀眼的光芒。
审核编辑 黄宇
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