HBM是AI硬件皇冠上的那颗珠子。这事不用赘述了。
三星和SK海力士在拼命堆层数。HBM3E堆12层,HBM4堆16层。把HBM想象成一栋摩天大楼,每多堆一层就等于往上多盖了一层。盖到16层的时候,楼体承受的风压、温差、自重和盖8层的时候完全不是一个量级。玻璃幕墙如果扛不住,再高的楼层都是危楼。
封装工艺(混合键合间距从6微米压到1.5微米)是大楼的钢结构。所有人都在盯钢结构的精度。

但有一件事比钢结构更早被逼到了墙角。它不在光刻机旁边的前道产线上,不在TSV刻蚀的真空腔里。它在封装的最后一道工序上。
大楼的玻璃幕墙。
HBM堆到16层之后,三星和SK海力士能不能出货,已经不完全取决于他们自己的堆叠工艺了。取决于那层裹在最外面的保护壳,能不能扛住比今天高一倍的热量、严丝合缝地贴在芯片上、一粒灰尘都不能漏进去。
一、这件"外衣"是什么芯片造完之后,最后一步是封装。封装最后一步是塑封,用一种特殊的塑料把芯片连引脚一起裹住,做成一个密封的整体。
这东西叫环氧塑封料,行业里叫EMC(Epoxy Molding Compound)。
在传统存储芯片上,EMC已经有几十年的成熟体系。一片DDR5内存,封装用的EMC要求不高:防潮、绝缘、机械强度够。但在HBM上,EMC不够用了。HBM的封装用的是颗粒状的升级版,叫GMC(Granular Molding Compound)。原因是HBM太热了。
一颗HBM3E芯片,12层DRAM堆叠,底部那层的温度比顶部高出几十度。封装材料不仅要挡住外部湿气,还要在巨大温差下保持稳定:不能胀裂、不能脱落、不能让底层的热量闷在里面出不来。
GMC要同时满足三个互相冲突的要求:

这三个参数天然是矛盾的。导热好的材料往往导电,绝缘好的材料往往隔热,和硅片膨胀率匹配的材料往往导热差。GMC的配方就是在这些矛盾中找一个工程上可行的答案。HBM每多堆两层,这个答案就要重算一次。

二、这条链上都有谁
最上游:填料和树脂。
GMC的配方里,70%到90%是填料:超细的球形硅微粉。它的角色是调节热膨胀系数,让GMC和硅片的膨胀速度尽量一致。硅微粉越细、球形度越高,GMC的性能越好。

国内最大的硅微粉供应商是联瑞新材。它的球形硅微粉粒径可以做到亚微米级,已进入国际主流EMC厂商供应链。宏昌电子做环氧树脂,是GMC的另一个上游。这两家是整条链的起点。
中游:塑封料制造。
这是技术壁垒最高的环节。全球能做HBM级GMC的公司,一只手数得过来。日本住友电木是老大,SK海力士和三星的早期HBM全部用住友的GMC。三星SDI有部分自供能力,但体量不大。
中国这边,华海诚科是唯一一家GMC通过SK海力士量产验证的公司。它在连云港,2010年华天科技出资500万参股设立,十六年后成了这条链上中国唯一的玩家。它最近整合了衡所华威,形成了从传统EMC到HBM级GMC的全覆盖。
为什么只有这几家?因为GMC的验证周期太长了。一颗GMC从送样到通过验证,至少一年半。验证通过后上量产产线爬良率,再来一年。这期间封装厂已经把工艺参数锁死在你的GMC上了,换供应商等于把整条产线的配方倒掉重来。
下游:封装厂和存储原厂。
SK海力士是全球HBM出货量最大的厂商,也是GMC需求最大的终端客户。三星其次。美光的HBM3E产能还在爬坡。国内这边,长鑫在推HBM2量产,GMC供应同步验证中。长电科技、通富微电、华天科技在先进封装上都有布局,是EMC和GMC从材料变成产品的最后一站。

国内最大的硅微粉供应商是联瑞新材。它的球形硅微粉粒径可以做到亚微米级,已进入国际主流EMC厂商供应链。宏昌电子做环氧树脂,是GMC的另一个上游。这两家是整条链的起点。
中游:塑封料制造。
这是技术壁垒最高的环节。全球能做HBM级GMC的公司,一只手数得过来。日本住友电木是老大,SK海力士和三星的早期HBM全部用住友的GMC。三星SDI有部分自供能力,但体量不大。
中国这边,华海诚科是唯一一家GMC通过SK海力士量产验证的公司。它在连云港,2010年华天科技出资500万参股设立,十六年后成了这条链上中国唯一的玩家。它最近整合了衡所华威,形成了从传统EMC到HBM级GMC的全覆盖。
为什么只有这几家?因为GMC的验证周期太长了。一颗GMC从送样到通过验证,至少一年半。验证通过后上量产产线爬良率,再来一年。这期间封装厂已经把工艺参数锁死在你的GMC上了,换供应商等于把整条产线的配方倒掉重来。
下游:封装厂和存储原厂。
SK海力士是全球HBM出货量最大的厂商,也是GMC需求最大的终端客户。三星其次。美光的HBM3E产能还在爬坡。国内这边,长鑫在推HBM2量产,GMC供应同步验证中。长电科技、通富微电、华天科技在先进封装上都有布局,是EMC和GMC从材料变成产品的最后一站。

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