东吴证券报告深入分析了HBM（高带宽存储器）对刻蚀设备需求的拉动效应。HBM是AI GPU存储单元的理想方案，通过TSV（硅通孔）技术垂直堆叠多个DRAM，实现高容量、高带宽、低功耗。据SEMI预测，2024年HBM需求同比激增191%。TSV成本占HBM 3D封装总成本约30%，是最大成本项，其中硅通孔刻蚀成本占比44%。泛林半导体拥有成熟的TSV技术与产品系列Syndion，HBM需求激增是公司2024年净利润增长34%的核心驱动因素。
HBM——AI时代的存储解决方案
HBM（High Bandwidth Memory）即高带宽存储器，属于图形DDR内存的一种，通过TSV（硅通孔）技术垂直堆叠多个DRAM，与GPU通过中介层互联封装在一起。HBM由AMD和SK Hynix发起，随后三星、美光迎头追赶，形成三巨头之势。HBM具有高容量、高带宽、低延时与低功耗等优点，是当前AI GPU存储单元的理想方案和关键部件。AI大模型数据计算量激增，对高带宽、低功耗存储的需求呈指数级增长，HBM成为AI训练和推理芯片的“标配”存储方案。
TSV——HBM封装的核心工艺
TSV（硅通孔）是HBM实现3D堆叠的核心工艺技术。在HBM制造过程中，需在每个DRAM芯片上制作TSV结构（垂直贯穿芯片的导电通道），然后通过微凸块将多个芯片垂直堆叠并键合，实现芯片间的电气互联。TSV工艺涉及深硅刻蚀、绝缘层沉积、阻挡层/种子层沉积、电镀填充、化学机械抛光（CMP）等多个环节。以99.5%和99%两种键合良率为例，TSV形成和显露的成本占比合计为30%，是HBM 3D封装中成本最高的部分。在TSV成本构成中，硅通孔刻蚀成本占比44%（最大单项），沉积和电镀占比约30%，CMP约15%，其他约11%。刻蚀设备是TSV工艺的核心设备。
刻蚀设备直接受益于HBM扩产
HBM需求激增直接拉动TSV刻蚀设备需求。据SEMI预测，2024年HBM需求同比激增191%，SK Hynix、三星、美光三大存储巨头均在积极扩产HBM产能。TSV深硅刻蚀要求高深宽比（通常10:1以上）、高刻蚀速率、高均匀性和低损伤，对刻蚀设备的技术要求远高于传统硅刻蚀。泛林半导体拥有成熟的TSV刻蚀产品系列Syndion，采用DRIE（深反应离子刻蚀）技术，快速交替工艺（RAP）为沟槽纵横比提供精确的深度均匀性，目前已向全球大量出货。泛林2024年净利润预计增长34%，HBM需求是核心驱动因素。TSV刻蚀设备的技术壁垒较高，泛林在该领域占据主导地位。
TSV刻蚀设备市场空间与增长趋势
随着HBM从HBM2向HBM3/HBM3E演进，每颗HBM堆叠层数从4层增至8层甚至12层，TSV数量成倍增加，对刻蚀设备的需求量也随之增长。AI服务器渗透率提升驱动HBM需求持续高增，TrendForce预计2024年HBM营收年增长率将达172%。TSV刻蚀设备作为HBM制造的核心设备，受益于HBM扩产确定性较强。国内存储厂商也在积极布局HBM相关技术和产能，TSV刻蚀设备国产化需求迫切，为国内刻蚀设备企业提供重要的发展窗口。
HBM对半导体设备需求拉动分析| 环节 | 核心工艺 | 设备类型 | 成本占比 |
|---|
| TSV形成 | 深硅刻蚀 | TSV刻蚀设备 | 44%（TSV内） |
| TSV形成 | 绝缘/阻挡层沉积 | PECVD/ALD | 约15% |
| TSV形成 | 电镀填充 | ECD电镀设备 | 约15% |
| TSV显露 | CMP平坦化 | CMP设备 | 约15% |
| 键合与减薄 | 临时键合/解键合 | 键合设备 | 约11% |
HBM需求激增直接拉动TSV刻蚀设备需求。TSV成本占HBM封装30%，刻蚀占TSV成本44%，泛林Syndion系列产品全球领先。随着HBM从HBM2向HBM3E演进，堆叠层数增加将驱动TSV刻蚀设备需求持续增长。
