芯耀
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FMS 2024報告，作者是Yole Intelligenc首席分析師Simone Bertolazzi博士。
一、內(nèi)存與計算技術發(fā)展態(tài)勢
數(shù)據(jù)來源：YoleYole Intelligence聯(lián)合Intel、Micron共同發(fā)布內(nèi)存與計算技術發(fā)展態(tài)勢，核心揭示了內(nèi)存性能提升速度已無法匹配計算需求的爆炸式增長，呈現(xiàn)了以下關鍵矛盾與趨勢：
1.計算需求加速 vs 內(nèi)存帶寬滯后
左側(cè)圖表顯示計算芯片的核心數(shù)量（# of cores）和帶寬需求（GB/s）持續(xù)上升（如核心數(shù)從個位數(shù)增至上百，帶寬從200GB/s升至800GB/s），反映AI、高性能計算等場景對算力的渴求。
中間圖表卻表明每個核心的帶寬實際在下降（如早期單核帶寬較高，隨著核心數(shù)增加，分攤到單核的帶寬減少），形成“算力越強，內(nèi)存越擠”的瓶頸。
2.DRAM密度擴展放緩
右側(cè)圖表通過三個階段展示DRAM裸片密度的歷史演變：1990-2005年（Phase 1）：密度每3年翻倍（1Mb → 2Gb）。
2005-2015年（Phase 2）：工藝進步推動每2年翻倍（2Gb → 16Gb）。
2015年后（Phase 3）：技術逼近物理極限，密度僅每4年翻倍（16Gb → 32Gb需更長時間）。
關鍵結(jié)論：DRAM的摩爾定律顯著減速，內(nèi)存容量增長無法跟上數(shù)據(jù)生成速度（副標題直接點明“Memory is struggling”）。
3.技術失衡的后果
“內(nèi)存墻”問題加劇：計算性能的提升因內(nèi)存帶寬不足而受限，尤其在多核/眾核場景下，單核帶寬下降導致效率降低。
新興需求雪上加霜：AI訓練、自動駕駛等應用依賴海量實時數(shù)據(jù)，但DRAM密度和帶寬的緩慢改進難以滿足需求。
4.行業(yè)隱含方向
短期方案：通過HBM（高帶寬存儲器）、CXL協(xié)議等提升內(nèi)存子系統(tǒng)效率。
長期突破：需依賴存算一體（In-Memory Computing）、新型存儲介質(zhì)（如3D XPoint）或架構革命（Chiplet異構集成）。
報告揭示了半導體行業(yè)的核心矛盾——計算與內(nèi)存的技術演進失衡，敦促業(yè)界探索超越傳統(tǒng)DRAM scaling的解決方案，以打破“內(nèi)存墻”對算力發(fā)展的制約。
二、下一代DRAM技術路線圖
數(shù)據(jù)來源：Yole
Yole Group系統(tǒng)性地揭示了DRAM技術從2023到2035年的演進方向，核心在于傳統(tǒng)2D縮放逼近物理極限后，行業(yè)向3D架構與新材料技術的突破性轉(zhuǎn)型。以下是關鍵解讀：
1. 技術路線雙軌制：2D微縮與3D架構并行
左側(cè)（2D技術路徑）
制程節(jié)點：延續(xù)1αnm →1βnm →1γnm →1δnm的命名規(guī)則（10nm以下），依賴EUV（極紫外光刻）和未來的High-NA EUV（高數(shù)值孔徑極紫外光刻）推動晶體管密度提升。
關鍵技術：CBA（Cross-Bar Array）結(jié)構：通過優(yōu)化布線減少單元面積（目標4F2，F(xiàn)為特征尺寸）。
垂直通道晶體管：突破平面晶體管限制，提升電流控制能力。
右側(cè)（3D技術路徑）
列舉多種顛覆性研究方向，反映行業(yè)對傳統(tǒng)1T-1C（1晶體管-1電容）架構的突破嘗試：
1T-1C DRAM with Flipped Capacitors：電容翻轉(zhuǎn)設計以優(yōu)化空間利用率。
2T-0C DRAM（如IGZO）：用氧化銦鎵鋅（IGZO）晶體管替代電容，簡化結(jié)構。
1T DRAM with 3D閃存架構：借鑒閃存技術（浮體、電荷陷阱、鐵電層等）實現(xiàn)堆疊。
2. 核心挑戰(zhàn)與轉(zhuǎn)型動因
物理極限：1δnm（約2030年后）制程后，2D微縮的經(jīng)濟性和可行性將急劇下降。
需求倒逼：AI/高性能計算需要更高帶寬（HBM）和更低功耗，但傳統(tǒng)DRAM的電容漏電問題難以解決。
3. 關鍵時間節(jié)點與技術里程碑
2023-2027年：EUV量產(chǎn)深化（1αnm→1βnm），CBA結(jié)構驗證。
2028-2030年：High-NA EUV導入（1γnm），3D方案進入原型階段。
2030年后：3D DRAM技術（如IGZO或鐵電存儲器）可能成為主流。
4. 行業(yè)影響與潛在顛覆
供應鏈風險：3D技術若成熟，可能重塑DRAM市場格局（如IGZO技術對傳統(tǒng)三巨頭三星/海力士/美光的沖擊）。
異構集成：3D DRAM與邏輯芯片的堆疊（如存算一體）將加速Chiplet生態(tài)發(fā)展。
報告揭示了DRAM行業(yè)的技術分水嶺——從“如何縮得更小”轉(zhuǎn)向“如何堆得更巧”，標志著后摩爾時代存儲器技術的范式革命。企業(yè)需在延續(xù)2D工藝改進的同時，押注3D路徑以避免技術斷代風險。
三、高帶寬存儲器（HBM）技術路線圖
數(shù)據(jù)來源：Yole
Yole Group清晰對比了三星、SK海力士、美光三大DRAM巨頭在HBM領域的技術演進節(jié)奏與競爭格局，核心揭示了以下關鍵信息：
1. HBM代際升級的加速趨勢
技術節(jié)點：從HBM2（2019年前）→HBM2E（2020-2022）→HBM3（2023-2024）→HBM3E（2024-2026）→HBM4（2027后），迭代周期從3-4年縮短至2年，反映AI/GPU對帶寬的迫切需求。
性能躍遷：容量：單顆HBM從8GB（HBM2）→16GB（HBM2E）→24GB（HBM3E）→32GB（HBM4），8年內(nèi)提升4倍。
堆疊層數(shù)：從8-Hi（HBM2）→12-Hi（HBM3）→16-Hi（HBM3E），通過TSV（硅通孔）技術突破垂直密度極限。
2. 三巨頭的技術路線差異
三星：早期領先（HBM2量產(chǎn)最早），但HBM3E進度略慢于SK海力士（2025 vs 2024）。押注1.2Gb核心顆粒（HBM4階段），可能采用更先進制程。
SK海力士：技術激進派：率先量產(chǎn)HBM3（2023）和HBM3E（2024），且單顆容量達24GB（8-Hi堆疊）。提前布局HBM4E（2028），目標32Gb容量，彰顯領跑野心。
美光：起步較晚（HBM3E于2025推出），但HBM4規(guī)劃與三星同步（2027），試圖通過4-Hi/8-Hi靈活堆疊差異化競爭。
3. 關鍵技術創(chuàng)新點
TSV密度提升：12-Hi/16-Hi堆疊要求TSV間距微縮至個位數(shù)微米級。
混合鍵合（Hybrid Bonding）：HBM4可能采用該技術替代傳統(tǒng)凸塊，提升互連可靠性。
邏輯層集成：HBM4E（2029）或引入底層邏輯芯片，向存算一體邁進。
4. 行業(yè)競爭格局
SK海力士暫時領跑：憑借HBM3/HBM3E先發(fā)優(yōu)勢，綁定NVIDIA等客戶，市占率超50%。
三星的制程反撲：1.2Gb顆粒若量產(chǎn)成功，可能在HBM4階段重奪技術話語權。
美光的追趕策略：聚焦成本優(yōu)化（如4-Hi低層數(shù)方案），爭奪細分市場。
5. 無法繞過的產(chǎn)業(yè)挑戰(zhàn)
良率與成本：16-Hi堆疊的良率可能低于60%，推高HBM3E單價。
散熱瓶頸：24GB以上容量對封裝散熱提出極高要求（需液冷等方案）。
生態(tài)依賴：HBM4需與GPU/ASIC廠商協(xié)同設計，技術壁壘進一步抬高。
圖表不僅展示HBM技術“更高、更快、更密”的發(fā)展軌跡，更揭示了AI算力競賽下存儲器行業(yè)的軍備競賽——誰掌握HBM主導權，誰就扼住了高性能計算的咽喉。未來競爭將圍繞TSV密度、異構集成和量產(chǎn)成本展開。
四、高帶寬存儲器（HBM）市場預測
數(shù)據(jù)來源：Yole
Yole Intelligence通過比特出貨量、收入、晶圓產(chǎn)量三大維度，揭示了HBM技術如何從DRAM市場的細分領域躍升為驅(qū)動行業(yè)增長的核心引擎。
1. 爆炸性增長：HBM成為DRAM市場最大變量
比特出貨量（Bit Shipments）2023年HBM出貨量僅0.5B GB（占DRAM總量2%），但2025年預計達1.7B GB（占比8%），2023-2029年CAGR高達48%，增速是傳統(tǒng)DRAM的5倍以上。
同比增長率：2024年（+170% YoY）、2025年（+145% YoY），反映AI服務器、GPU（如NVIDIA H100/H200）的爆發(fā)需求。
收入（Revenue）2023年HBM收入約10B美元（占DRAM市場6%），2025年將飆升至30B美元（占比18%），2023-2029年CAGR 41%。
單價優(yōu)勢：HBM收入增速（41%）低于出貨量增速（48%），暗示技術成熟后價格逐步下降，但仍是DRAM中利潤率最高的品類。
2. 產(chǎn)能爬坡：晶圓供應緊平衡
晶圓產(chǎn)量（Wafer Production）2023年HBM晶圓產(chǎn)能約80K WPM（千片/月），2025年預計達191K WPM（占DRAM總產(chǎn)能24%），2023-2028年CAGR 24%。
擴產(chǎn)滯后于需求：2024年晶圓產(chǎn)量同比+128%，但仍需匹配+170%的出貨量增長，短期供需缺口可能持續(xù)。
3. 結(jié)構性變化：DRAM市場格局重塑
份額顛覆：HBM在DRAM市場的占比從2021年1%飆升至2025年18%（收入口徑），2030年或超30%，倒逼三星/海力士/美光將產(chǎn)能轉(zhuǎn)向HBM。
技術壁壘：HBM需TSV（硅通孔）、先進封裝（CoWoS）等工藝，頭部廠商（如SK海力士）憑借先發(fā)優(yōu)勢市占率超50%，后進者追趕難度大。
4. 挑戰(zhàn)與機遇
供應鏈風險：HBM產(chǎn)能依賴少數(shù)IDM廠商，晶圓廠擴產(chǎn)周期長（2-3年），可能制約AI芯片交付。
技術迭代：HBM3E（2024）→HBM4（2027）的升級需解決散熱、良率問題，推動材料（low-α粒子）和設備（High-NA EUV）創(chuàng)新。
圖表驗證了“AI=算力+存儲”的產(chǎn)業(yè)邏輯，更預示HBM正從技術選項變?yōu)閼?zhàn)略必需品——未來DRAM行業(yè)的勝負手，將取決于企業(yè)在HBM領域的產(chǎn)能分配與技術卡位速度。
五、半導體存儲器市場概覽
數(shù)據(jù)來源：Yole
存儲現(xiàn)貨市場資源緊缺，拉動行業(yè)DDR4和LPDDR4X價格上漲
通過市場結(jié)構分解和歷史-預測趨勢的雙重視角，可以窺見一些結(jié)論：
1. 2023年市場格局：DRAM與NAND產(chǎn)品雙寡頭壟斷
DRAM主導：占比54%（520億美元），支撐計算設備主存需求（PC/服務器/手機）。
NAND次席：占比41%（390億美元），滿足存儲需求（SSD/閃存卡）。
其他技術產(chǎn)品：包括HBM（5.4億美元，5.4%）、新興非易失存儲器（2.5億美元，2.6%）等，合計不足10%。
2. 動態(tài)演變：HBM成唯一爆發(fā)增長點
整體市場周期性波動：2019-2022年：受疫情/缺芯影響，市場先降后升（2019年-15%，2021年+32%）。
2023年：行業(yè)下行周期導致同比-33%（從2022年1440億美元驟降至960億美元）。
HBM逆勢崛起：2023年雖僅5.4億美元，但2025年預測占比顯著提升（圖中未標具體值，結(jié)合趨勢線預計超10%）。
對比其他技術：DRAM/NAND受價格波動影響大，而HBM因AI算力剛需持續(xù)放量。
3. 未來趨勢（2024F-2025F）：復蘇與結(jié)構性轉(zhuǎn)變
市場反彈：2025年預測總收入回升至接近2022年水平（市場數(shù)據(jù)約1400-1600億美元）。
技術權重重構：DRAM/NAND仍占主體，但HBM份額加速提升（受HBM3/HBM3E推動）。
新興存儲器（如MRAM/ReRAM）尚未規(guī)?；?023年合計不足1%。
警示行業(yè)周期性：存儲器市場波動劇烈（如2023年DRAM收入同比-35%），需警惕產(chǎn)能過剩風險。
凸顯技術拐點：HBM從“小眾技術”升級為“戰(zhàn)略品類”，2025年后或與DRAM/NAND形成三足鼎立。
指引投資方向：AI浪潮下，HBM及配套先進封裝（如TSV）成為產(chǎn)業(yè)鏈必爭之地。
數(shù)據(jù)備注：圖中2025年預測數(shù)據(jù)需結(jié)合Yole完整報告，但趨勢線明確顯示HBM增速遠超行業(yè)均值（78% vs DRAM/NAND個位數(shù)增長）。
六、半導體存儲器市場預測（按技術分類）
數(shù)據(jù)來源：Yole
通過對比2023年實際數(shù)據(jù)和2029年預測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性地揭示了存儲器行業(yè)三大核心趨勢：
1. 市場整體擴張與結(jié)構性轉(zhuǎn)變
總量增長：市場規(guī)模從2023年960億美元翻倍至2029年2340億美元（CAGR 16%），反映數(shù)字化/AI浪潮對存儲需求的強力驅(qū)動。
技術分化：DRAM：保持主導地位（2023年520億美元→2029年1340億美元，CAGR 17%），受益于服務器/PC內(nèi)存容量升級。
NAND Flash：同步增長（390億→930億美元，CAGR 16%），但增速略低于DRAM，受SSD價格競爭拖累。
HBM（高帶寬存儲器）：爆發(fā)式增長（5.4億→440億美元，CAGR41%），成為增長最快細分市場，凸顯AI芯片對高帶寬存儲的依賴。
其他技術（NOR/EEPROM等）：增長停滯（合計規(guī)?；境制剑?，逐步邊緣化。
2. 2023年市場低谷與復蘇信號
短期衰退：2023年多數(shù)技術同比下滑（DRAM -35%、NAND -33%），反映行業(yè)周期性調(diào)整和庫存壓力。
HBM逆勢增長：盡管整體市場萎縮，HBM仍實現(xiàn)增長（同比+29%），驗證其抗周期特性。
3. 技術競爭格局重構
HBM的顛覆性地位：2029年規(guī)模將達DRAM的33%（440億vs 1340億），且增速是DRAM的2.4倍，預示存儲器行業(yè)從“容量優(yōu)先”轉(zhuǎn)向“帶寬優(yōu)先”。
技術壁壘（TSV/先進封裝）可能重塑廠商排名（如SK海力士憑借HBM領先超越三星）。
傳統(tǒng)技術的挑戰(zhàn)：NOR Flash等低增長領域（CAGR 8%）面臨產(chǎn)能擠出風險。
AI重塑需求：HBM的41%超高增速直接綁定AI服務器（GPU/TPU）擴張，未來HBM產(chǎn)能將成為半導體供應鏈的關鍵瓶頸。
