一通り見てみると、ただ銘柄を叫ぶ(買い煽り)と購入レポート(晒单)ばかりで、そもそもHBMの産業チェーン全体をきちんと説明している人がいません。産業チェーンを理解できて初めて、何が買えるのか、何が買えないのかが分かるのでは?今日はみなさんの理解を助けるために(初心者向けに)整理していきます。

HBMとは何?

HBMの中国名は高帯域幅メモリで、シリコン貫通ビア(TSV)を通して多層DRAMを垂直に積層し、非常に高いメモリ帯域と低レイテンシを実現します。NVIDIAなどのAI GPUに大量のデータ処理能力を提供し、従来メモリの「メモリウォール」ボトルネックを突破します。

HBMの中核技術は何?

簡単に言うと、HBMとは積層技術によって多層のDRAMダイ(裸チップ)を垂直に積み重ねるものです。その中で最も重要な工程がTSV(シリコン貫通ビア)です。ここでのTSVの穴あけは、単にレーザーで穴を開けるのではなく、エッチング用のガスで下方向にシリコンを継続的に腐食させて裸チップ用の穴を開け、銅を注入します。そして銅が注入された後、トップ側に錫(マイクロバンプ)を一層コーティングします。これで複数のダイを積層して接続できるようになります。

このプロセスで最も重要なのは4つの部分です:

  • HBMの設計と製造:SKハイニックス、Micron、サムスン電子が自社で作成

  • TSV打孔装置:Applied Materials($AMAT)、Lam Research($LRCX)が独占

  • エッチング/成膜/研磨材料:エンテグ(英特格)

    $ENTG

  • HBMテスト用プローブカード:FormFactor$FORM(SKハイニックスの深い協力パートナー)

ただ積層するだけだと、微小バンプ接続以外は宙に浮いた状態になり、非常に脆いのです。補強と放熱のために、現在大手3社には2つの方案があります:

  • SKハイニックスは、まず全体を積層してから、完成したHBM全体を成形金型の中に入れ、液体のエポキシ樹脂を流し込んで隙間を充填します。その後、加熱・加圧してエポキシ樹脂を固化させます

  • 三星(サムスン)とMicron(マイクロン)は、2層のチップの間に高分子薄膜を挟み、加熱・加圧すると微小バンプ部分で薄膜が溶けてはんだ付けが完了し、冷却後に薄膜が固化します。それを繰り返して何層も積み上げます

これら2つの方案の中では、SKハイニックスが最も優れているのは、微小バンプのはんだ付けの際に他のものが干渉せず、製造速度と良品率が大きく上がるからです

放熱の面でも、SKハイニックスはエポキシ樹脂に熱伝導性の高い粒子を混ぜ、エポキシ樹脂をシリコン系グリスのようなものにしています。SKハイニックスの放熱効率はサムスンの2倍です。だからこそ、ハイニックスの市場シェアが50%まで到達できたのです

つまり、もしHynix(SKハイニックス)のADRなら、手元にあるMicronのものは直接Hynixに切り替えればいい

HBMの統合・封止 —— CoWos

HBMを作った後は、GPUとの接続部分の作業に入ります。従来の回路基板では、チップ間の接続はPCB(プリント基板)の配線に対するエッチングによって行います。しかし、HBMとGPUの間の通信配線は非常に膨大です。通常の配線基板では、回路密度が到底そこまでできません。だからこそ台積電(TSMC)が

$TSM

そこで、2.5Dの封止方式を一種出していて、それがCoWosです

原理は、フォトリソグラフィ装置で大きなシリコンウェハ上に、HBMとGPUが相互接続される回路(配線間ギャップは0.8~2μmまで可能)を直接描き、その後2種類のチップを同時に直接はんだ付けすることです。これにより高い帯域と低遅延の両方を実現できます。NVIDIAのH100、B200はいずれもこの方式です

CoPosとは何でしょう?

要するに、現状ではシリコンのウェハ基板が高価で、しかも円形です。一方、主流のチップは方形(四角形)です。すると、円形ウェハをカットすると無駄が大きい。そこで、チップを方形の「パネルRDL層」に並べ、従来の円形シリコン・インターポーザーに代える案が出てきました。異なる導電層や材料間の配線相互接続のレイアウトを強化し、ガラスやサファイアなどの新材料を導入することで、方形サイズなら複数チップの実装(マルチチップ封止)や異なるサイズのチップ統合が可能になります。同時に、より大きいマスク(フォトマスク)にも対応でき、チップが大きくなるほど顕著になる反り問題も緩和できます。

ただし、現時点では相互接続密度が比較的弱く、パネルレベルのツールや歩留まりもまだ発展途上で、試作/導入段階です。CoWoSのようにすでに完全に成熟して量産されているわけではありません

これら先端実装技術は主に台積電(TSMC)$TSM と $AMKR を見ます

さらに6月16日、この2社は10年の長期契約を締結しており、この部分の生産能力が確実に足りていないことを裏付けています

CoWoSは現在の主力(2.5D)です。CoPoS+ガラス基板は次世代の大型方向性。$TSM 通过 3DFabric プラットフォームでそれらを柔軟に組み合わせ、AIからモバイルまでの実装ニーズを全面的にカバーします

現在、TSVの打孔装置、HBMのテスト、そしてCoWoSの方向性にはまだ大きなチャンスがあります

以上はあくまで個人的な分析であり、投資助言ではありません DYOR~