AI 训练与推理加速卡
HBM 与 GPU 并排装在转接板上构成 2.5D 系统,带宽直接决定训练与推理效率。
产业观察 · 2026-10-05 · 约 9 分钟
AI 算力竞赛的本质是带宽竞赛,而 HBM(高带宽存储)正是当前带宽瓶颈的核心解法。一颗主流 AI 加速卡上,HBM 的成本占比已超过计算 die 本身,成为整卡 BOM 中最贵的单一器件。这条链条长什么样?国内厂商能从哪里切进去?作为衬底与工艺供应商,我们把产业链拆开看。
HBM 是「立着造」的存储器,TSV、减薄与键合构成三大工艺难点
核心结论先给出:HBM 不是单颗芯片,而是一个垂直堆叠体系,其制造三大难点是打穿硅片的 TSV、把晶圆磨到纸一样薄的减薄、以及把多层 die 对准堆起来的键合。围绕这三点,国内厂商在试验衬底、减薄键合代工与载体材料三个环节存在现实机会。
HBM 产业链上的主要需求侧与配套方向。
HBM 与 GPU 并排装在转接板上构成 2.5D 系统,带宽直接决定训练与推理效率。
堆叠层数与单堆栈带宽持续提升,HBM4 目标约 1.6 TB/s,对配套工艺提出更严要求。
国内存储厂、OSAT 与设备商的 HBM 工艺开发需要大量 TSV 工艺片与刻蚀代工。
超薄晶圆减薄(含 Taiko 环)与临时键合/解键合是可独立外包的工艺模块。
临时键合载体晶圆、硅转接板衬底与再生测试片构成持续性耗材需求。
微凸块 / UBM 加工与键合测试片,用于层间互连与对准验证。
HBM 不是单颗芯片,而是一个垂直堆叠体系,以 HBM3E 为例:
这个结构决定了 HBM 制造的三大难点,详细工艺解析见我们的 HBM / 3D 堆叠专题页。
TSV 成孔、晶圆减薄与堆叠键合,是 HBM 制造的三大核心工序
打穿硅片的 TSV、把晶圆磨到纸一样薄的减薄、以及把多层 die 对准堆起来的键合,是 HBM 制造中最难也最关键的三大工序。
HBM 市场高度集中,而需求端被 AI 训练与推理双向拉动,缺口持续存在:
完整替代 DRAM 制造短期不现实,但围绕 HBM 的配套生态,国内有三类现实的切入点:
HBM 国产化是一场长跑,但每一轮工艺迭代都要消耗大量衬底与验证片。把您的试产规格发给 我们的工程师,24 小时内给出含税报价与交期。
供需格局、我们可配套的产品与工艺、以及 HBM4 的关键指标目标。
| 环节 | 主要玩家 | 格局特征 | 国内现状 |
|---|---|---|---|
| DRAM 晶圆制造 | SK 海力士 / 三星 / 美光 | 三家垄断,份额超 95% | 长鑫等推进中,代际差距约 2–3 代 |
| TSV 与晶圆级工艺 | 存储厂自有产线 | 与 DRAM 深度绑定,不外包 | 中试线在建,良率爬坡阶段 |
| 减薄 / 键合 / 堆叠 | 存储厂 + 减薄 / 键合设备商 | 设备与 know-how 双壁垒 | 国产减薄机、键合机进入验证 |
| 2.5D 封装集成 | 台积电 CoWoS 为主 | 产能被头部 AI 芯片厂锁定 | 国内 OSAT 积极扩产 2.5D 线 |
| 衬底与材料 | 日德硅片厂、载板厂 | 高规格衬底供不应求 | 国产衬底与工艺配套的机会窗口 |
| 需求场景 | 我们供应的产品 / 工艺 | 关键指标 |
|---|---|---|
| TSV 工艺开发 | 8/12 英寸 TSV 试验硅片、深硅刻蚀(DRIE)代工 | 孔径 5–50μm,深宽比最高 20:1 |
| 超薄 die 制造 | 晶圆减薄 / Taiko 工艺 | 可减薄至 50μm,TTV ≤ 3μm |
| 超薄片拿持 | 硅 / 玻璃临时键合载体、临时键合与解键合 | 键合空洞率 < 1%,低温解键合 |
| 堆叠互连验证 | 微凸块 / UBM 加工、键合测试片 | 凸块 pitch 最小 40μm |
| 产线耗材 | Dummy 挡片、再生片、颗粒监控片 | 成本为正片的 20–40%,48h 发货 |
| 指标 | 典型值 / HBM4 目标 |
|---|---|
| 堆叠层数 | HBM3E 8–12 层;HBM4 可达 16 层以上 |
| 单堆栈带宽 | HBM4 目标约 1.6 TB/s |
| TSV 直径 | 约 5μm(深约 50μm,深宽比约 10:1) |
| 微凸块间距 | 10–40μm |
| 单层减薄厚度 | < 50μm |
| 键合方式 | 热压键合(TCB)或铜-铜混合键合 |
HBM 3D 集成的关键工艺步骤,以及对应的设备与工艺类别。
| 步骤 | 作用 | 关键控制点 |
|---|---|---|
| TSV 成孔与填充 | 打通每层 die 的垂直互连 | 深硅刻蚀形貌、侧壁钝化、铜填充无空洞 |
| 晶圆减薄 | 把每层降到 < 50μm 以控制堆高 | TTV、边缘崩边、翘曲控制(Taiko 结构) |
| 微凸块 / UBM | 层间与转接板互连 | 凸块间距、共面性与 UBM 附着力 |
| 键合与堆叠 | 把多层 die 对准并连接 | 对准精度、空洞率、热预算 |
| 2.5D 集成 | HBM 与 GPU 并排装到转接板上 | 转接板平整度、翘曲与热膨胀匹配 |
| 设备 / 工艺类别 | 典型配置 | 用途 |
|---|---|---|
| 深硅刻蚀设备 | DRIE 深反应离子刻蚀机 | TSV 成孔 |
| 减薄设备 | 精密背磨机 + 应力释放抛光 | 超薄片减薄与 Taiko 结构 |
| 临时键合设备 | 临时键合 / 解键合机 | 超薄片拿持 |
| 凸块 / 电镀设备 | PVD 种子层 + 电镀线 | 微凸块与 UBM 成形 |
| 键合设备 | 热压键合(TCB)、混合键合机 | 层间堆叠互连 |
| 检测设备 | X-Ray / CT、AOI、SEM | 空洞率与互连质量验证 |
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结果:多批试产按节点交付,未因衬底到料延误工艺迭代。
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完整替代 DRAM 制造短期不现实,但 HBM 的配套生态给了国内厂商现实切口:试产所需的试验衬底、可独立外包的减薄与临时键合工序,以及随产能线性增长的载体与封装衬底。这些环节共同的特点是——用量大、规格杂、交期急,正好适合现货与快速定制供应。把您的试产规格发来,24 小时内即可拿到含税报价与交期。
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