摘要：如今，HBM不再是一个小众产品，它已经成为AI革命的核心。作为推动AI技术飞跃的基础设施，HBM的崛起不仅仅是一项技术进步，更是对传统内存瓶颈的有效突破。它通过将多个内存Die垂直堆叠，大幅提升了带宽和数据传输效率，让处理速度更快、传输路径更短。与传统的GDD
如今，HBM不再是一个小众产品，它已经成为AI革命的核心。作为推动AI技术飞跃的基础设施，HBM的崛起不仅仅是一项技术进步，更是对传统内存瓶颈的有效突破。它通过将多个内存Die垂直堆叠，大幅提升了带宽和数据传输效率，让处理速度更快、传输路径更短。与传统的GDDR和LPDDR内存相比，HBM的迭代速度更是飞跃式的，其带宽增长令人惊叹，远远超越了以往的标准。
HBM市场竞争格局中，SK海力士和三星是当之无愧的主角，它们在2024年合计占据了超过90%的市场份额（SK海力士54%，三星39%）。而美光则扮演着追赶者的角色，占据7%的市场份额。
这三家巨头，都在为下一代“王牌”——HBM4 摩拳擦掌。在2025年的闪存峰会（FMS）上，它们纷纷亮出自己的肌肉，给HBM4贴上了各种高标签，比如“重新定义内存”、“下一代里程碑”。。。HBM4以箭在弦上，争夺HBM领导地位的竞争已成为全球舞台上的一场战略性竞赛。
巨头们的三国杀SK海力士：性能和效率，我全都要！
随着功耗成为重要限制因素，HBM正在向着性能和效率的平衡方向发展。SK海力士认为，HBM的引入能够显著提升AI的性能和质量，甚至超越了传统的内存性能增长速度，从而打破了所谓的“内存墙”瓶颈。
SK海力士将HBM定位为“近内存”（Near-Memory），即在内存层次结构中，HBM比传统主内存（DRAM）更接近计算核心（CPU/GPU），因此具有更高的带宽和更快的响应速度。
SK海力士的底气源于HBM的三大结构优势：通过3D TSV（硅通孔）堆叠实现高容量；通过宽通道并行传输实现高带宽；以及在单位比特传输上比传统DRAM更低的能耗，从而实现了更高的能效。这些结构上的创新正是HBM能够大幅提升系统性能、尤其是在AI等高吞吐量应用中发挥关键作用的核心原因。
在HBM2E、HBM3、HBM3E和HBM4的代际演进过程中，SK海力士实现了HBM的带宽显著提升，能效越来越高。值得注意的是，在HBM3E到HBM4的过渡中，带宽增加了“200%”（即提升到原来的三倍），显示出HBM4在带宽上的巨大飞跃。
SK hynix已经出货了世界上第一批HBM4样品。HBM4在美元/带宽/功耗/散热方面，整体优势比前代提升60%。HBM4的容量最高可达36GB，足以处理高精度的大型语言模型（LLMs）。带宽超过2TB/s，可以在一秒钟内下载一部全高清（5GB）电影；比HBM3E的能效低约40%多，散热性能提升约4%。
三星：步步为营
三星也将HBM视为近存的一种，三星在FMS上介绍了其HBM的演进路线，自2018年一直到2027年，HBM的带宽不断提升：HBM2 (2018年)带宽为307 GB/s—>HBM2E (2020年)带宽提升至461 GB/s—>HBM3 (2022年)带宽大幅提升至819 GB/s—>HBM3E (2024年)带宽进一步提升至1.17 TB/s—>HBM4 (2026年)带宽预计将达到2.048 TB/s。到2027年，三星预计其HBM4E将超越HBM4，拥有更大容量、更高带宽、更强的可控性。
三星HBM的技术指标
从HBM2到HBM4E，为了实现更高的容量和带宽，芯片尺寸在不断增加。与此同时，功耗的上升是高性能和高带宽带来的必然结果，HBM的功耗从12W增加到了42.5W，但这确实对散热设计提出了巨大的挑战。
尽管总功耗在增加，但能源效率却在持续降低。从HBM2的6.25 pJ/bit一直下降到HBM3E的4.05 pJ/bit。值得一提的是，2024年三星的HBM3E的芯片尺寸（121.0 mm2）与HBM3保持一致，但能源效率却由4.12 pJ/bit下降到了4.05 pJ/bit。这表明了显著的技术进步，这对于数据中心和AI应用至关重要，因为功耗是运营成本和散热设计的一个主要挑战。
三星将HBM4& HBM4E是下一代里程碑，据三星的介绍，HBM4的一个关键的技术变革是从传统工艺到FinFET工艺。这种“逻辑工艺变革”所带来的具体优势有三点：一是提升高达200%，二是面积减少高达70%，三是功耗减少高达50%。
三星还介绍了其用于HBM堆叠的创新封装技术——HCB。其实也就是混合键合技术，HCB实现了HBM Die（芯片）之间以及Die与中介层（interposer）之间无缝、直接的连接，而不是通过传统的微凸点（micro-bumps）焊接。
采用HCB技术相比传统技术 TCB（Thermo-Compression Bonding，热压键合），可以支持HBM的堆叠层数提升高达33%，由于HCB的无间隙特性和更小的连接间距，它可以支持更高的堆叠层数，从而在相同面积下实现更大的总容量；热阻提升高达20%，HCB的无间隙直接连接，提供了更短、更高效的热传导路径，从而为更高的功耗提供更好的散热支持。
美光：后来者能否追上？
美光对于HBM4倒是轻轻带过，介绍了许多其他内存产品，如G9 QLC/TLC NAND、PCIe 6 SSD。
在这场HBM的竞赛中，美光虽然起步稍晚，但步子迈得却很坚定。他们直接跳过了HBM3，用HBM3E直接杀入市场，成为英伟达H200 GPU的重要供应商。目前，美光正加速推进HBM技术迭代，计划于2026年推出HBM4。
美光的HBM4采用12层内存Die堆叠设计，相较于HBM3E的24 GB和36 GB容量选项，HBM4以36 GB为主要规格。带宽从HBM3E的1.2 TB/s大幅提升至超过2 TB/s，配备2048-bit超宽接口，能效较前代提升超20%。
HBM4之后，美光并未明确HBM4E的路线图，只说未来HBM4E将持续朝更高带宽、更大容量、更高能效及更强定制化方向发展。
HBM制造的复杂性虽然路线图看起来各家都在按部就班的进行，但是需要知道的是，HBM制造过程非常复杂。按照SK海力士的信息，HBM的生产制造大约需要经过前端和后端的七大主要步骤：1）硅刻蚀—>2）TSV铜填充—>3）BEOL金属化—>4）前端凸点形成与焊料回流—>5）临时载体结合和背面研磨—>6）在晶圆背面形成凸点—>7）载体解离、芯片堆叠和封装。（1-4为前端制程，5-7为后端制程）
TrendForce分析师认为，HBM技术的核心发展策略，主要是通过前端工艺的改进，来提升带宽和单Die密度。例如，提升I/O数量需要更多的TSV（硅通孔）和bumps/pad（凸点/焊盘）。TSV是HBM堆叠的关键技术，用于连接垂直堆叠的芯片；提升单 Die 密度同样需要改进前端工艺。不过随着HBM的Die尺寸持续增大，导致每GB成本更高。
但与此同时，后端工艺的进步也是HBM技术发展的另一面。后端工艺的核心目标是增加堆叠层数。三大 HBM供应商采用不同的堆叠技术，其中海力士以MR-MUF著称，三星和美光则主要使用TC-NCF。
HBM 堆叠技术的解读：
TC-NCF（Thermo-Compression Non-Conductive Film）：一种使用非导电薄膜进行热压键合的技术，其制造工艺需要在堆叠每一层芯片时都采用高温（>300°C）高压，这会导致更长的循环时间。
MUF（Mass Reflow Underfill）：一种在封装过程中使用塑封材料（Underfill）填充芯片之间间隙的技术，海力士在这一领域有独特的优势。与TC-NCF相比，MR-MUF工艺是将所有存储芯片都放置到缓冲芯片上之后，一次性进行大规模回流焊。这个过程采用低温（
16层堆叠的工艺尚不确定，可能是Hybrid Bonding（混合键合）或继续使用 TC-NCF/TC Bonding。16 层堆叠的 Die 间隙非常小，大约 5 微米，对 Die 的核心高度（20-25 微米）提出了严格要求。
Market and technology Trends分析师也认为，2026年，HBM4 (12层) 和 HBM4e (16层) 可能开始采用新的键合技术。从2028年的HBM5（20层）开始，晶圆到晶圆（W2W）混合键合将成为主流，而芯片到晶圆（D2W）键合也将在随后的世代中扮演重要角色。
不仅是工艺，HBM的架构创新也很关键。HBM正在从“标准HBM”（s-HBM）向“定制HBM”（c-HBM）发展。定制HBM将部分原本位于GPU/ASIC上的HBM PHY和逻辑功能集成到HBM的基底芯片中，从而实现更短的通道长度、更少的I/O数量和更低的功耗，显著提升系统性能和降低总拥有成本（TCO）。
HBM市场前景光明，但并非一帆风顺根据Yole Group的数据，无论是从收入、位出货量还是晶圆生产量来看，HBM市场未来几年都呈现出高速增长的态势。
从收入金额来看，全球HBM收入预计将从2024年的170亿美元增长至2030年的980亿美元，复合年增长率达33%。HBM在DRAM市场中的收益份额预计将从 2024 年的 18% 扩大到2030年的50%。
从位出货量来看，HBM从2023年的1.5 B GB，到2024年的2.8 B GB。到2030年，预测将达到7.6 B GB。HBM位出货量占DRAM市场总出货量的份额，从2024年开始快速增长，到2030年预测达到10%左右。
在HBM晶圆生产量方面，从2023年的216 K WPM，到2024年的350 K WPM。到2030年，预测将达到590 K WPM。HBM晶圆生产量占DRAM市场总晶圆生产量的份额，到2030年预测达到15%左右。
尤为注意的是，尽管HBM的位出货量占DRAM市场的份额（~10%）相对较小，但其收入占比却能达到接近50%，这凸显了HBM的高附加值和高单价，也解释了为什么晶圆生产量（~15%）的占比介于收入和位出货量之间。目前HBM的每比特成本是DDR的约3倍，到HBM4时将增至4倍。然而，由于高需求，HBM的定价是DDR的约6倍（HBM4将是8倍），毛利率远高于DDR，达到70%。
不过，MKW Ventures Consulting LLC的分析师也发出了警告：当新技术热度高涨时，往往伴随着夸大的预期，要警惕过渡炒作的风险。此外，在快速增长的市场中，修正和周期性是常见的：由于主要供应商（SK海力士、三星、美光）的产能增加，可能导致供应过剩，进而引发市场修正，市场终将进入一个“消化”阶段，增长减少，没有备用订单，没有库存积累，只有过剩的库存，10%的下降可能变成30%的下降。HBM市场的超高速增长率将从2024/2025年的100%下降到2026年的20%。
顺便提一下，半导体（特别是内存市场）即将进入修正期的一些关键指标可以作为参考：
终端客户收入增长的任何小问题：如果终端客户（例如诺基亚）的收入增长因任何原因出现问题，这可能是一个早期信号。库存增长：终端客户或内存公司的库存开始增长。位增长，但利润增长放缓：内存公司的位出货量在增长，但利润增长却放缓。这通常是由于竞争加剧导致价格侵蚀。供应突然增加：新的产能上线，例如三星获得资格或美光的新工厂投产。“消化”一词的使用：当超大规模数据中心运营商或英伟达开始使用“消化”（Digestion）这个词时，这通常意味着需求放缓。CFO的言论：当内存公司CFO发表“这只是短期调整，细分市场仍然强劲”之类的言论时，这可能是一个反向指标。2026年底的供过于求：如果2026年底出现供过于求，定价将变得激进。HBM独特的供应链：HBM拥有独特的供应链，DDR和HBM之间的灵活性极小/很慢。HBM毛利率下降：HBM的毛利率将至少降至40%或更低。因此，尽管HBM市场前景光明，但其发展并非一帆风顺，将不可避免地经历周期性的调整。
虽然目前HBM还是存储巨头的天下，但是不可忽视的一点，中国正在加大力度实现HBM生产的本地化。强大的国内AI加速器需求、大量的政府支持以及成熟的产业网络，很可能在未来几年内为中国企业在HBM市场赢得重要的立足之地。
来源：乔布斯北京分斯
