1. ChatGPT掀起AI技术革命，算力迭代点燃 HBM需求
ChatGPT引发大模型时代变革，人工智能浪潮 来临
ChatGPT推动大模型时代变革，引发人工智能投资热潮。ChatGPT是OpenAI公司在其GPT语言模型系列产品 基础上研发的新一代对话式人工智能系统，一经推出就便在网络上迅速走红，成为史上用户增速最快的消费级 应用程序。截至目前，GPT已经经历了如下演化： 2017.6，谷歌发布transformer，成为后续GPT的基础架构； 2018.6，OpenAI发布GPT-1，模型拥有1.17亿个参数，使用网页的文字数据进行训练； 2019.2，OpenAI发布GPT-2，模型拥有15亿个参数，具有零样本的多任务能力； 2020.5，OpenAI发布GPT-3，模型拥有1750亿个参数，使用网页以及其他来源的文字进行训练，具有小样本学习能力； 2022.11，OpenAI发布基于InstructGPT的衍生产品ChatGPT，基于GPT-3.5； 2023.3，OpenAI发布GPT-4，模型体现强大的识图能力，文字输入限制提升至2.5万字。 随着ChatGPT这一现象级AI应用的火爆，科技巨头们纷纷行动，引发人工智能投资热潮。2023年12月，谷歌 AI大模型Gemini发布，三大版本、五种模态，多模态性能全面超越GPT-4V，再次引发市场的持续关注。
大模型训练催生算力需求，高性能芯片供不应求
AI大模型训练海量数据催生庞大的算力需求，A100、H100等芯片供不应求。大语言模型（LLM）训练过程中 庞大的数据吞吐带来硬件方面的新要求：1）快速读取内存中的大量数据，即高带宽存储；2）同时处理简单但 数量庞大的并行运算。设计上的先天差异决定GPU相比CPU在训练大语言模型或搭建高算力服务器时更有优势， 英伟达设计的AI专用显卡H100等产品成为今年大厂抢购的明显单品，市场供不应求： CPU：几个到十几个运输单元（核），适合处理难度较大的单个运算； GPU：几百甚至几千个运算单元，适合处理简单但是大量的并行运算。 2023年11月14日，英伟达正式发布新一代AI芯片H200，该芯片搭载全新HBM3e内存，拥有141GB的内存、 4.8TB/秒的带宽，并将与H100相互兼容，性能较H100提升了60%-90%。H200预计将于明年二季度开始交付。 2023年12月7日，AMD正式推出了面向AI及HPC领域的GPU产品Instinct MI300A/MI300X加速器，直接与英 伟达H100加速器竞争。
HBM成为GPU芯片内存解决方案，需求井喷
HBM有效解决“内存墙”和“功耗墙”问题，成为GPU芯片内存解决 方案，需求进入井喷阶段。HBM全称High Band width Memory，即 高带宽内存，是一种新兴的DRAM解决方案。HBM具有基于TSV（硅 通孔）和芯片堆叠技术的堆叠DRAM架构，简而言之就是将内存芯片 堆叠到一个矩阵里，再将其堆栈置于CPU或GPU的旁边，通过uBump 和Interposer（中介层，起互联功能的硅片）实现超快速连接。 Interposer再通过Bump和Substrate(封装基板）连通到BALL，最后 BGA BALL再连接到PCB上。HBM的优势在于：1）更高带宽；2）更 高位宽；3）更低功耗；4）更小外形。
HBM芯片持续迭代，是未来显存发展方向，渗透率有望持续提升。最初，AMD联合SK海力士、安靠开发高显 存、低功耗的显存。2013年，海力士宣布成功研发HBM1，定义了这一显存标准；2016年，三星宣布开始量 产4GB HBM2 DRAM，并在同一年内生产8GB HBM2 DRAM；2018年，海力士宣布量产HBM2，三星宣布开 始量产第二代8GB HBM2产品“Aquabolt”；2020年，海力士开发出新一代HBM2E，三星宣布推出16GB HBM2E产品“Flashbolt”；2021年，海力士开发出全球首款HBM3，美光HBM2E产品上市；2022年，海力 士量产全球首款HBM3 DRAM芯片，并供货英伟达，三星HBM3技术实现量产；2023年，海力士率先推出 HBM3E，三星发布HBM3E新品“Shinebolt”。未来随着AI服务器需求快速增长，叠加HBM向普通服务器以 及个人PC端渗透，其市场规模将快速增长。
2. 先进封装技术演进奠定HBM基石，TSV是 核心工艺
封装技术持续演进，配套材料需求同步发展
摩尔定律逐渐“失效”，工艺推进越来越难，封装技术重要 性逐渐凸显。半导体的发展遵循摩尔定律，技术和性能每隔 18-24个月不断迭代。到45nm节点时，过大的泄漏电流已 经让微缩难以为继，全新的high-k材料被用来制造晶体管 闸极电介质。到28nm以下节点时，传统的平面晶体管结构 无法支撑进一步微缩，2011年以后以FinFET为代表的新型 器件结构全面崛起，但至此以后工艺制程的微缩进入了“举 步维艰”的时代。
半导体封装技术的发展历程是芯片制程发展、系统不断小型 化的演进历程。封装要解决的主要就是两个问题：1）对芯 片起到支撑、保护，顺应设备小型化趋势，兼顾散热、绝缘， 并降低成本；2）与外电路、光路互连，提高信息传输密度、 传输速率。围绕这两个核心目的，封装技术不断发展，目前 大致可分为四个阶段，每一代技术之间的本质区别，在于芯 片和电路连接方式的不同： 裸片贴装阶段，代表的连接方式是引线键合，即传统封装；倒片封装阶段，代表的连接方式是焊球或者凸点（Bumping）； 晶圆级封装阶段，代表的连接方式是RDL再布线层技术；2.5D/3D封装阶段，代表的连接方式是TSV硅通孔技术、 chiplet封装技术。
先进封装是延续摩尔定律的重要手段，异构集成+高速互联塑造Chiplet里程碑。Chiplet技术背景下，可以将 大型单片芯片划分为多个相同或者不同的小芯片，这些小芯片可以使用相同或者不同的工艺节点制造，再通过 跨芯片互联和封装技术进行封装级别集成，降低成本的同时获得更高的集成度。其出现离不开两大趋势： 1）计算机系统的异构、集成程度越来越高；2）芯片间的数据通路带宽、延迟问题得到了产业界的解决（先进封装）。
TSV及2.5D封装技术赋予HBM卓越性能
CoWoS封装是HBM的底层技术，台积电产能吃紧限制AI算卡放量。目前HBM芯片的封装由CoWoS技术完成， CoWoS=CoW（前道封装）+oS（后道封装），其中CoW=chip on wafer，是将芯片裸片通过硅通孔技术和 硅中介层连接在一起的过程，oS=on substrate，是将堆叠好的芯片和硅中介层通过微粒和凸块线连接到基板， 最后整合到电路板上的过程。CoWoS是一项复杂的制造工艺，目前台积电是主要的提供商，由于CoWoS容量 很大程度上限制了AI算卡的数量，包括英伟达、AMD、亚马逊、博通等都在等台积电释放CoWoS产能。2023 年6月，台积电宣布在竹南开设先进后端晶圆厂6，该晶圆厂占地14.3公顷足以容纳每年100万片晶圆的 3DFabric产能，包括CoWoS、SoIC和InFO技术。
TSV硅通孔技术是HBM核心工艺。2.5D/3D封装，最关键的技术就是 硅通孔技术，简称TSV（Through Silicon Via）。TSV是实现三维立 体堆叠和系统集成的基础，它通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之 间制作垂直通孔，再通过铜、钨等导电物质填充，实现通孔的垂直电 气连接。TSV的优势在于：1）高密度集成：减小封装的几何尺寸和重 量，满足多功能和小型化的需求；2）提高电性能：缩短电互连长度， 减小信号延迟，同时实现低功耗；3）多功能集成：可将不同功能芯片 集成在一起实现元器件的多功能；4）降低制造成本：TSV目前工艺成 本较高，但可以在元器件早年个体水平上降低制造成本。
海力士MR-MUF技术是其HBM核心工艺
MR-MUF（Mass reflow bonding with molded underfill, 批量回流模制底部填充）是海力士HBM核心技 术。MR-MUF封装是将半导体芯片贴附在电路上并在堆叠芯片时使用LMC（Epoxy Molding Compound, 液 态环氧树脂模塑料）填充芯片之间或芯片与凸块之间间隙的工艺。对比传统的TC-NCF（the thermocompression bonding with non-conductive film，非导电膜的热压缩键接）工艺，MR-MUF能有效提高导 热率，并改善工艺速度和良率。MR-MUF工艺的核心难点在于堆叠芯片过程中产生的热翘曲问题（LMC与硅 片之间的热收缩差异导致），以及芯片中间部位的空隙难以填充。
3. 产业链材料端重点公司分析
海力士、三星产业链内企业将受益HBM放量
半导体前驱体业务：高增长预期不变。作为全球半导体前驱体主要供应商之一，长鑫、长存等国内客户持续上量， 三星、美光、台积电等客户陆续突破，公司前驱体业务预计将回归高增长状态。同时随着国内晶圆厂资本开支回 归，国内客户加速扩产，叠加海力士、三星等高性能存储芯片HBM的扩产增量，公司前驱体业务未来成长性足。 光刻胶、特气、硅微粉业务：修复趋势呈现。随着终端消费电子逐步复苏，公司电子特气、硅微粉、面板光刻胶 业务陆续恢复增长。宜兴光刻胶本土化工厂量产在即，后续京东方等大客户端的导入将加速面板光刻胶业务的发 展。新产品方面，公司自主研发的OLED用低温RGB光刻胶、CMOS传感器用RGB光刻胶、先进封装RDL层用lLine光刻胶等产品正按计划在客户端测试，球形氧化铝、亚微米球形二氧化硅已向部分客户进行销售。 LNG板材业务：业绩增长确定性强。2022年以来陆续与沪东中华、江南造船、大连造船等船舶制造企业签订销售 合同，在手订单充足，业绩确定性强。同时公司陆续突破上游RSB、FSB等材料，盈利能力持续增强。
先进封装相关材料企业：环氧塑封料
华海诚科：在传统封装领域，公司应用于DIP、TO、SOT、SOP等封装形式的产品已具备品质稳定、性能优良、 性价比高等优势，且应用于SOT、SOP领域的高性能类环氧塑封料的产品性能已达到了外资厂商相当水平，并在 长电科技、华天科技等部分主流厂商逐步实现了对外资厂商产品的替代，市场份额持续增长；在先进封装领域， 公司研发了应用于 QFN、BGA、FC、SiP以及FOWLP/FOPLP等封装形式的封装材料，其中应用于QFN的产品已 实现小批量生产与销售，颗粒状环氧塑封料（GMC）以及FC底填胶等应用于先进封装的材料已通过客户验证， 液态塑封材料（LMC）正在客户验证过程中，上述应用于先进封装的产品有望逐步实现产业化并打破外资厂商的 垄断地位。
飞凯材料：EMC环氧塑封料是公司主营产品之一，主要应用于半导体封装以及分立器件中。公司MUF材料产品包 括液体封装材料LMC及颗粒封装料GMC，目前液体封装材料LMC已经量产并形成少量销售，颗粒填充封装料 GMC尚处于研发送样阶段。
先进封装相关材料企业：电子树脂
AI推动高性能服务器需求，行业对覆铜板介电性要求不断提高，高频高速板成为主要发展趋势。高频覆铜板工作 频率通常处于5GHz以上，需要具备超低损耗特性，高速覆铜板则需要具备高信号传输、高特性阻抗精度、低传送 信号分散性、低损耗等性能指标，因此低介电常、低介电损耗因是实现高频高速的关键。环氧树脂的分子构型和 固化后含较多极性基团，对覆铜板的介电性能和信号损耗具有不良影响，所以以环氧树脂为原材料的覆铜板慢慢 无法满足高频高速应用需求。在大量设计与实验下，马来酰亚胺树脂、官能化聚苯醚树脂等新型电子树脂凭借着 规整分子构型和固化后较少极性基团产生的优势，逐渐形成具备优异介电性能和PCB加工可靠性的材料体系。
报告节选：
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
相关报告
HBM产业链材料端行业报告：AI浪潮催化HBM需求激增，材料端企业迎发展新机遇.pdf
HBM行业研究报告：AI硬件核心，需求爆发增长.pdf
HBM产业链专题报告：AI算力核心载体，产业链迎发展良机.pdf
AI人脸识别诈骗敲响金融安全警钟.pdf
AI搜索专题报告：怎么看Kimi的空间？.pdf
边缘AI行业研究报告：边缘AI硬件，引领硬件创新时代.pdf
人形机器人专题报告：AI驱动，未来已来.pdf
建筑行业2024年春季投资策略：新国九条催化央企市值国改，低空经济AI与铜矿有色弹性大.pdf
