HBM解决了传统GDDR遇到的“内存墙”问题,极大节省了数据传输的时间与耗能,成为AI时代处理器的必需品。目前,HBM3E架构陆续量产,而英伟达计划推出Rubin GPU架构并集成HBM4,也预示着HBM还将进一步加快迭代,有望推动HBM及其相关产业链发展,推荐关注芯片ETF(SZ159995)、半导体材料ETF(SH562590)、人工智能AIETF(SH515070)等指数基金的投资机会。
HBM凭借独特的TSV信号纵向连接技术,其内部将数个DRAM芯片在缓冲芯片上进行立体堆叠,其内部堆叠的DDR层数可达4层、8层以至12层,从而形成大容量、高位宽的DDR组合阵列。TSV是在DRAM芯片上搭上数千个细微孔并通过垂直贯通的电极连接上下芯片的技术。该技术在缓冲芯片上将数个DRAM芯片堆叠起来,并通过贯通所有芯片层的柱状通道传输信号、指令、电流。相较传统封装方式,该技术能够缩减30%体积,并降低50%能耗。凭借TSV方式,HBM大幅提高了容量和位宽(I/O数量)。与传统内存技术相比,HBM具有更高带宽、更多I/O数量、更低功耗、更小尺寸等特征。
HBM依靠高内存带宽等优势,成为AI计算首选。自ChatGPT爆火之后,国内外大厂争相竞逐AI大模型。而AI大模型的基础,就是靠海量数据和强大算力来支撑训练和推理过程。其中一些模型有1000亿字节的数据,参数量越大,AI模型越智能,以GPT-4模型为例有近1.76万亿参数量。对于每次重新训练的迭代,都必须从数据中心背板的磁盘上取出1000亿字节的数据并进入计算盒,在为期两个月的训练中,必须来回调取数百万次如此庞大的数据。如果能缩短数据存取,就会大大简化训练过程。但在过去20年中,存储和计算并没有同步发展,硬件的峰值计算能力增加了90000倍,而内存/硬件互连带宽却只是提高了30倍。当存储的性能跟不上处理器,对指令和数据的搬运(写入和读出)的时间将是处理器运算所消耗时间的几十倍乃至几百倍,这就要打破“内存墙”。此时,高带宽内存HBM应运而生,被认为是AI计算的首选内存。
HBM供不应求,三大厂正加大扩产。供给方面,早在今年2月,SK海力士管理层就表示,今年HBM生产配额已经全部售罄;美光的HBM3E向英伟达H200供货,该产品今年已卖断货,排到明年的订单已占用大部分明年可供货源;三星与AMD签署4万亿韩元的HBM3E供货协议。扩产方面,SK海力士预计2030年HBM出货量达每年一亿颗,预计今年的总资本支出将超过2024年最初计划,并表示计划斥资146亿美元在韩国构建新的存储芯片产能,扩大包括HBM在内的下一代DRAM的产能,以应对快速增长的AI需求。三星近期资105亿韩元,收购了三星显示位于韩国天安市的某些工厂和设备,以扩大HBM产能。公司预计2024年HBM产能将增至去年的2.9倍。
三大厂正加速推进HBM4研发,HBM迭代迅速。美光计划于2026年发布HBM4产品,最高带宽超1.5TB/s,容量为36GB~48GB,堆叠层数达到12/16层。美光预计2028年推出HBM4E产品,容量将提升至48GB~64GB,带宽增加至2TB/s以上,而堆叠层数仍为12/16层。SK海力士在2024年4月宣布将与台积电合作开发HBM4产品,其HBM开发进度将提前一年,预计于2025年完成HBM4的开发,HBM4E最早于2026年推出,内存带宽将是HBM4的1.4倍。在ISSCC2024上,三星公布了其HBM4的研究成果,最高带宽达2TB/s,并通过16层堆叠实现48GB容量,计划于2025年推出。
国际大厂生产重点转向HBM将有利于国内承接其现有需求。参考三星、LG等国际面板大厂转向OLED屏幕时国内厂商承接LCD市场需求,存储大厂产能转向DDR5/HBM,有望加速退出利基存储市场,将为国内利基型存储芯片厂商带来发展机会。由于三大厂商加大投入HBM与主流DDR5规格内存,有望减少供应DDR3等利基型DRAM的供应,而随着终端需求复苏,利基市场有望迎来短期的产能紧缺,价格有望迎来上扬,核心建议关注国内利基存储厂商。
HBM或挤占DRAM先进制程产能,有望推动DRAM涨价,利好存储模组相关标的。归因于三个方面:1)三大原厂继存储器合约价翻扬后,开始加大先进制程的投片,产能提升将集中在24年下半年;2)受益于AIPC、AI手机和服务器持续升级,预期今年DDR5、LPDDR5(X)渗透率增加至50%,将消耗更多DRAM先进制程产能;3)由于HBM3e出货将集中在今年下半年,期间同属存储器需求旺季,DDR5与LPDDR5(X)市场预期需求也将看增,但受到2023年亏损压力影响,原厂产能扩张计划也较谨慎。在各家优先排产HBM情况下,有望导致DRAM产能紧张,重点建议关注受益于主流存储涨价逻辑的存储模组公司以及相关的存储封测和材料公司。
$芯片ETF(SZ159995)$及其联接基金(008887/008888):国证半导体芯片指数(,指数简称:国证芯片)旨在反映 A股市场芯片产业相关上市公司的市场表现,国证半导体芯片指数成分股“少而精”,聚焦优质个股,且流动性更高,长期收益较好。国证半导体芯片指数作为半导体芯片行业的代表性指数,能够反映该行业市场机遇。
$半导体材料ETF(SH562590)$及其联接基金(020356/020357):追踪中证半导体材料设备主题指数(指数代码:931743.CSI,指数简称:半导体材料设备),中证半导体材料设备主题指数从沪深市场中,选取40只业务涉及半导体材料和半导体设备等领域的上市公司证券作为指数样本,反映沪深市场半导体材料和设备上市公司证券的整体表现。
$人工智能AIETF(SH515070)$及其联接基金(008585/008586):中证人工智能主题指数(指数代码: 930713.CSI,指数简称: CS 人工智)选取为人工智能提供基础资源、技术以及应用支持的公司中选取代表性公司作为样本股,反映人工智能主题公司的整体表现。该指数已纳入截至 2018 年 9月 30 日的 IOSCO 金融基准原则鉴证报告范围。
风险提示:以上产品风险等级为R4(中高风险),所提基金属于指数基金,存在标的指数回报与股票市场平均回报偏离、标的指数波动、基金投资组合回报与标的指数回报偏离等主要风险,其联接基金存在联接基金风险、跟踪偏离风险、与目标ETF业绩差异的风险等特有风险,且市场或相关产品历史表现不代表未来。申购:A类基金申购时,一次性收取申购费,无销售服务费;C类无申购费,但收取销售服务费。二者因费用收取、成立时间可能不同等,长期业绩表现可能存在较大差异,具体请详阅产品定期报告。投资者在投资基金之前,请仔细阅读基金的《基金合同》、《招募说明书》和《产品资料概PG电子平台要》等基金法律文件,充分认识基金的风险收益特征和产品特性,并根据自身的投资目的、投资期限、投资经验、资产状况等因素充分考虑自身的风险承受能力,在了解产品情况及销售适当性意见的基础上,理性判断并谨慎做出投资决策,独立承担投资风险。