一、HBM产业概述
一场AI引发的算力革命，让原本GDDR5的带宽无法满足AI计算的需求，阻碍了GPU的性能增长。在芯片设计中，缓存要占芯片60%左右的面积，存储结构和工艺制约了GPU的进一步发展，HBM的出现使AI深度学习完全放到芯片上成为可能，从而解决了芯片性能提升的瓶颈。
HBM（ High Bandwidth Memory）是一种高带宽DRAM内存芯片，采用3D堆叠工艺，由多个DRAM Die垂直堆叠，具备高带宽、高容量、高传输及低延时、低功耗等特点。其被广泛应用于高性能计算、数据中心、人工智能等领域。
图表1：GDDR5与HBM结构图区别
资料来源：AMD
回看HBM的发展，资料显示，该技术从2013年开始出现在半导体市场，且已经扩展到第一代（HBM）、第二代（HBM2）、第三代（HBM2E）、第四代（HBM3），目前是第五代（HBM3E）。
图表2：HBM技术性能发展
资料来源：Wikipedia, SK Hynix, DEPEND整理
在DRAM细分产品中，DDR应用服务器和PC端；GDDR应用图像、数据密集型；LPDDR应用于手机消费电子，HBM则在超级计算机、人工智能、AI服务器等新型高算力领域发力。
图表3：全球DRAM下游应用占比及规格情况
由于HBM高门槛，目前仅SK海力士、三星和美光稳定供应。2022年三者份额分别为50%、40%、10%。其中海力士占据先发优势，更于2023年5月率先推出了HBM3E，宣布将于2023年下半年发布样品，2024 年上半年投入生产。
TrendForce的数据显示，三星和SK海力士预计2023年将分别占据HBM46%和49%的市场份额，美光将在2023年占据其余市场份额。三星预计今年年底或明年年初正式供应HBM3。
图表4：2023年存储原厂HBM市占份额情况
二、HBM市场洞察
HBM目前约占整个DRAM市场的1.5%。集邦咨询预计2023年HBM需求量将年增58%，2024年30%。Omdia则预计，2025年HBM市场总收入可达25亿美元。
图表5：2022-2025年HBM市场总收入预估
资料来源：Omdia, DEPEND整理
从成本端来看，HBM的平均售价至少是DRAM的三倍，此前受ChatGPT的拉动同时受限产能不足，HBM的价格一路上涨，与性能最高的DRAM相比HBM3的价格上涨了五倍。
出货能力方面，据SK海力士预计，2024年HBM和DDR5的销售额有望翻番。NVIDIA的HBM需求预计将从2023年大约1200万颗翻倍增长到2024年2400万颗。SK海力士预估2023年HBM出货量50万颗，2024年HBM3和HBM3E产品供应量都在增加，并已完全售罄。三星和SK海力士正准备将HBM产量提高至2.5倍。
而且，随着大型互联网客户自研AI芯片陆续推出，HBM客户群预计将大幅扩容。除了NVIDIA之外，HBM的潜在客户数量也在快速增加，其中包括Google、AWS和Meta等正在积极自研AI芯片的科技巨头。