随着人工智能技术的飞速发展，特别是大型AI模型的广泛应用，不仅带动了GPU行业的蓬勃发展，同时带动了高性能存储器的需求呈现出不断增长的态势。国泰君安发布的研究报告称，高带宽存储器（HBM）的年需求增长率预计将高达40%。
面对这一市场趋势，国内外众多企业已纷纷加大投资力度，以应对市场的变化。HBM技术通过先进的封装工艺，实现了多个DRAM（动态随机存取存储器）的垂直堆叠，为高性能AI算力提供了高效、稳定、低延迟和低功耗的存储解决方案。
多位业内人士在接受《中国经营报》记者采访时表示，HBM技术确实展现出了显著的高速、高带宽和低功耗特性，这使得它在当前AI市场的热潮中具有广泛的应用前景，特别是在高性能计算和人工智能领域。然而，任何技术都不是完美的，HBM同样存在一些劣势，HBM的容量相对较小、延迟时间较长，且在系统搭配方面缺乏一定的灵活性。尽管如此，在实际应用中，仍可以通过混合搭配不同的产品来弥补这些不足，从而充分发挥HBM技术的优势，满足特定功能需求。
三分天下
自2022年11月OpenAI推出ChatGPT以来，AI大规模应用的时代正式拉开序幕。各大科技公司纷纷投入研发，推出大型AI模型产品。这些大型模型的训练与部署，对AI算力芯片的需求激增，同时，对于数据存储与传输的要求也显著提高。据美光公司测算，相较于传统服务器，AI服务器中的DRAM需求量提升了8倍，而NAND（计算机闪存设备）存储器的需求也增长了3倍。这一趋势无疑推动了存储芯片市场的快速增长。
华策战略咨询创始人詹军豪表示，HBM通过将多个DRAM 芯片堆叠在一起，并使用高速接口进行连接，提供了更高的带宽和更低的延迟，这对于人工智能、机器学习、高性能计算等领域非常重要。
“AI大模型是经由一种基于数据大爆炸模式的AI训练与推理流程所诞生，这一流程可能涵盖数以万亿计的参数，并极度依赖专注于高性能领域的HBM存储系统。”半导体分析师王志伟对记者表示，“以GPT-3模型为例，其参数量已达到惊人的1750亿，而最新推出的GPT-4模型更是将参数量提升至1.76万亿的庞大规模。为了突破限制，我们必须解决内存墙和功耗墙的瓶颈。由于数据交换通路的狭窄，带来了制约数据处理速度的内存墙，以及大量数据传输的高能耗的功耗墙问题。”
在面对AI大模型的千亿乃至万亿级别的参数时，服务器中的计算核心GPU几乎必须搭载HBM。AI服务器GPU市场以NVIDIA H100、A100、A800以及AMD MI250、MI250X系列为主，基本都配备了HBM。
中国民营科技实业家协会元宇宙委员会秘书长吴高斌表示，相比传统的存储，HBM的优势主要体现在更高的带宽和更低的延迟。HBM通过堆叠多个DRAM芯片，形成了高度集成的模块，可以在更小的空间内提供更大的容量和更高的带宽。此外，HBM的电压和电流也低于传统存储，从而降低了能耗。
英伟达联合创始人兼首席执行官黄仁勋表示：“HBM是一个技术奇迹。”他补充说，HBM还可以提高能源效率，并且随着耗电的人工智能芯片变得更加普遍，可以帮助世界变得更加可持续。
据中信建投测算，以8张80GB的NVIDIA A100/H100计算，需要的HBM用量约为640GB，已超越了常规服务器的内存条容量，H200、B100等算力卡将搭载更高容量、更高速率HBM。“我们测算，随着算力卡单卡HBM容量提升、算力卡出货量提升、技术迭代带来单GB HBM单价提升，2023年HBM市场规模为40亿美元，预计2024年将增长至148亿美元，2026年增长至242亿美元，2023~2026年CAGR（复合年均增长率）为82%。”中信建投称。
随着市场规模的持续扩张，各大厂商纷纷投身于HBM的激烈竞争中。作为全球领先的两大存储器芯片制造商，三星与SK海力士已明确表态，将显著增加HBM的生产规模，以满足市场迫切的需求。值得一提的是，SK海力士已经顺利启动高带宽内存产品HBM3E的量产，并稳步向客户供应。与此同时，全球第三大DRAM公司美光科技亦宣告，自2024年起将正式涉足HBM市场。
不过，就目前而言，全球HBM市场被海外存储大厂所“垄断”，并呈现“三分天下”的局面，存储芯片三巨头SK海力士、三星和美光分别占到53%、38%和9%的市场份额，而SK海力士则是唯一具备量产新世代HBM3能力的供应商。
TrendForce集邦咨询指出，以HBM产能来看，三星、SK海力士至今年年底的HBM产能规划最积极，三星HBM总产能至年底将达约130K（含TSV）；SK海力士约120K，但产能会依据验证进度与客户订单持续而有变化。另以现阶段主流产品HBM3产品市占率来看，目前SK海力士的市场比重逾9成，而三星将随着后续数个季度AMD MI300逐季放量持续紧追。
看客还是玩家？
海外HBM竞争如火如荼，国内的存储厂商也蠢蠢欲动。不过，中信建投研报指出，国产HBM正处于0到1的突破期，HBM供应主要为韩系、美系厂商，国内能获得的HBM资源较少。随着国产算力卡需求快速增长，对于算力卡性能至关重要的HBM也有强烈的供应保障诉求和国产化诉求，封测、设备、材料等环节值得关注。
此前，通富微电（002156.SZ）表示，南通通富工厂先进封装生产线建成后，公司将成为国内最先进的2.5D/3D先进封装研发及量产基地，实现国内在HBM高性能封装技术领域的突破，对于国家在集成电路封测领域突破“卡脖子”技术具有重要意义。
国内封测龙头长电科技(600584.SH)也曾在投资者互动中表示，其XDFOI高密度扇出封装解决方案也同样适用于HBM的Chip to Wafer 和Chip to Chip TSV堆叠应用。
詹军豪表示，在HBM的上下游中，中国企业可以选择成为玩家而不仅仅是看客。虽然HBM技术目前主要由国外企业主导，但中国企业仍可以通过加强研发投入、技术创新和产业合作，在这个领域获得更多的话语权和市场份额。这需要中国企业在芯片设计、制造工艺、封装技术等方面进行突破，并与国内外相关企业合作，共同推动HBM技术的发展。
天使投资人、人工智能专家郭涛则指出，对于中国的企业来说，既有机会也有挑战。一方面，中国在AI和高性能计算领域有着强大的需求，这为HBM的发展提供了广阔的市场。另一方面，中国企业在HBM的研发和生产方面还存在一定的差距，需要加大投入和努力。因此，中国企业既可以作为玩家参与HBM的研发和生产，也可以作为看客观察和学习HBM的发展。
然而，尽管HBM市场前景广阔，但目前仍面临一些挑战。首先，HBM技术的生产成本较高，这在一定程度上限制了其在大规模商业应用中的普及，根据市场研究公司Yole Group 2月8日的数据，今年HBM芯片的平均售价是传统DRAM内存芯片的5倍。其次，HBM的封装和集成技术也面临一定的难题，需要产业链上下游企业共同协作，才能推动技术的成熟和普及。
（文章来源：中国经营网）
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