AI時代新寵:高頻寬記憶體HBM引領科技業成長新浪潮

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半導體領域的記憶體一直以來都是一個很重要的產業,而最近引起關注的則是AI時代的新寵兒-高頻寬記憶體(High Bandwidth Memory,HBM)。過去一年半的時間裡,AI技術不斷催生科技產業的增長動力,從生產GPU圖形晶片組的輝達(NVIDIA),到「AI五王」之稱的伺服器組裝廠,包括緯創、廣達、英業達、光寶科、技嘉,再到高階零組件的電源供應器台達、散熱模組雙鴻等。現在,這股春風終於吹上記憶體產業的臉。

從2023年下半年開始,半導體產業出現了一個新的話題名詞-HBM,它是一種3D立體堆疊的高效能記憶體,用於儲存和執行中程式和數據。相比傳統的DRAM記憶體,HBM具有高頻寬、低功耗和體積小等優點,但由於製程複雜,價格昂貴,所以在2013年技術突破後只有高階產品才採用,並不是市場的主流。

然而,新一代高運算需求的AI晶片(GPU / CPU)需要高算力和大頻寬,因為算力越強,每秒處理數據的速度就越快;頻寬越大,每秒可存取的數據就越多。從產品的布局來看,一顆GPU通常配備多顆HBM。例如,輝達的一顆H100超級晶片組配備了五顆HBM,容量可達80GB。今年3月,輝達發表了B100和B200晶片組,使用了八個HBM,容量上修至192GB。可以看出,使用越來越多的HBM將是未來的趨勢。

輝達的主要競爭對手超微(AMD)的MI300系列也試圖以記憶體容量領先。超微自2015年起就採用HBM設計方案,並不斷推出新的HBM產品。另外,自家生產AI晶片的Google的TPU系列也每代都使用多倍的HBM。

市場對HBM的需求非常旺盛,市調機構Gartner預測,2023年全球HBM的銷售規模將達到20.05億美元,到2025年將翻倍達到49.76億美元。

HBM的崛起推動了整個半導體產業的景氣上行。台灣作為半導體記憶體產業的重要一環,雖然在HBM產品中份額不高,但同樣受益於景氣轉折。知名的台灣DRAM製造廠商華邦電子和南亞科技近期都傳來了好消息。華邦電子2024年第一季營業收入達到新台幣201.2億元,年增14.9%。華邦電子的總經理陳沛銘表示,今年三大廠的產能配置朝向HBM調整,預計不會將資源放在相對競爭激烈的DDR3和DDR4上。南亞科技也在第一季獲得了不錯的業績,營業收入達到新台幣95.03億元,季增9.2%、年增48%。南亞科技的總經理李培瑛表示,第一季是他們DRAM復甦的起頭,看到平均銷售單價的改善。他進一步指出,隨著供應平衡,DRAM的價格有望回升,這對於南亞科技來說是一個利好消息。

除了DRAM製造商外,專注於後段製程的力成科技也得到了HBM封裝訂單。力成科技的董事長蔡篤恭表示,力成十多年來一直致力於先進封裝技術的研發,現在他們的技術也可以應用在HBM上。此外,台積電作為一家專注於邏輯製程的公司,在HBM的蓬勃發展中也掌握到了一些商機。目前在HBM市場上領先的SK海力士在4月中旬宣布與台積電展開新的合作,加速HBM新產品的推進,預計在2026年投產第六代HBM產品。

儘管HBM的前景光明,但它仍然面臨著一些挑戰。TrendForce分析師王豫琪表示,HBM供不應求的最大原因在於良率。目前普遍估計HBM的良率只有50%~60%,這意味著大約有一半的產品是壞的。這是因為HBM不僅需要堆疊,還需要加壓,讓整體高度能夠與其他晶片對接,而加壓需要上下同時進行,並且保持平衡,一旦失衡就會導致產品壞掉。

總的來說,HBM為半導體產業注入了新的活力,但市場對HBM的需求受到良率的限制。然而,隨著HBM技術的不斷進步,相信這個問題最終會得到解決。對於台灣的記憶體產業來說,雖然在HBM市場上份額較小,但仍然受益於HBM的快速發展。未來,隨著HBM技術的普及和應用,記憶體產業的前景將更加光明。

(本文由半導體產業相關專家撰寫)

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