HBM的意外贏家_風聞

伴隨AI的興起，HBM成為巨頭們搶佔的高地。三星、SK海力士、美光等存儲巨頭紛紛將HBM視為重點生產產品之一。

HBM的火熱，給市場掀起巨大波瀾。

根據TrendForce數據預測，2024年HBM需求位年增長率近200%，2025年有望再翻倍。SK海力士與美光曾公開表示，兩家2024年的HBM已經售罄，就連2025年的HBM產量也幾乎被預訂一空。

供不應求的供需關係背後，HBM供應商們各個賺的盆滿缽滿。甚至在前幾年存儲市場數個季度持續低迷的態勢下，HBM業務仍表現亮眼，成為拉動存儲廠商需求提升的關鍵。

當前，HBM市場格局三分天下。有數據統計，SK海力士佔據超過50%的市場份額，三星約佔40%，美光市佔率或不足10%。若以現階段主流產品HBM3產品來看，SK海力士於HBM3市場比重超過9成，三星與美光緊追在後。

然而，除了三巨頭之外，HBM對設備市場帶來增量需求。對前道設備而言，HBM需要通過TSV進行垂直方向連接，會帶動刻蝕設備、PECVD、PVD、ECD和減薄拋光等前道設備增量需求，但相對有限。

後道環節，由於HBM堆疊結構增多，要求晶圓厚度不斷降低，對減薄、鍵合等設備需求提升較大，後道封測設備則存在量價齊升的邏輯。

其中，TC Bonder（熱壓鍵合機），就是HBM製造過程的必備設備。

TC鍵合機對於HBM生產至關重要，它使用熱壓將芯片鍵合和堆疊在加工後的晶圓上，對HBM的良率有重大影響。因此，TC鍵合機被認為是HBM製造過程中不可或缺的設備之一，也是HBM浪潮中受益較大的環節之一。

據QY Research數據，可用於先進封裝的高精度TC bonder設備2022年全球市場規模達0.8億美元，預計2029年將達到4億美元，2023-2029年CAGR高達25.6%。

HBM浪潮下，TC鍵合機崛起

能看到，隨着HBM和3D封裝的商業化，TC鍵合機市場正在快速增長。

為了應對市場增長，韓美半導體和三星旗下SEMES等韓國設備公司已成功實現HBM的TC鍵合機國產化，但對海外設備公司的TC鍵合機的依賴度仍然很高，例如日本的新川、東麗，新加坡的Kulicke & Soffa和ASMPT和荷蘭的BESI等公司也是TC鍵合機市場的強勢參與者。

據瞭解，HBM廠商基本已各自建立了TC鍵合機供應鏈。三星電子從日本東麗、新川和旗下SEMES獲得供貨；SK海力士正在從新加坡ASMPT、韓美半導體和和韓華精密機械接收用於HBM的TC鍵合設備。兩家公司自去年以來一直在加速本地化工作，以減少對外國設備的依賴。

美光則遊走在日韓設備廠商中，急於追趕HBM產能。

在存儲三巨頭共同發力下，用於HBM的TC鍵合設備迎來了新的增長機遇。

韓美半導體，引領TCB市場

韓美半導體（Hanmi Semiconductor）成立於1980年，初期生產芯片載體模具與封裝注塑等塑封設備。2017年開始與SK海力士共同研發用於HBM封裝及2.5D封裝的Dual TC Bonder。

2017年與SK海力士共同開發了TC鍵合機，為SK海力士的MR-MUF工藝提供設備，該工藝使用類似粘合劑的材料來鍵合DRAM芯片。

2023年發佈新一代Dual TC Bonder超級型號GRIFFIN和高級型號DRAGON，兩者皆採用TSV方法制造的半導體芯片堆疊在晶圓上的雙機台鍵合設備，可用於當前HBM用TC的兩種主要解決方案TC+NCF與TC+MUF。同時推出的TC Bonder CW2.0適用於台積電CoWoS工藝，正在客户處積極研製。

自2022年以來，韓美半導體的TCB設備一直引領市場。

資本市場就是一個很好的信號，2022年底以來，韓國“妖股”韓美半導體飆升近1200%，瘋狂的漲勢吸引了眾多投資者湧入。今年以來，韓美半導體股價再翻番，成為MSCI亞太指數中表現最好的股票。

據瞭解，韓美半導體在全球擁有五家工廠，可實現客户深度覆蓋，並且公司具備170台數控自動化設備，通過構建設計、組件處理、輸入軟件、組裝、測試垂直一體化生產方式，可加速交付，縮短交付時間，提高效率。

在供應方面，韓美半導體深度綁定SK海力士，SK海力士HBM擴產帶動其TC鍵合設備需求。

據悉，SK海力士計劃在清州工廠建造一條新的HBM 生產線，將於明年開始全面運營，其HBM產能預計擴大至少兩倍，鞏固HBM市場的領導地位。其中，韓美半導體被列為產線設備主要供應商之一，收到SK海力士大量訂單；今年來，SK海力士清州工廠還計劃在現有晶圓廠附近建設一座新晶圓廠（M15X），預計2025年竣工，方便未來擴大產能，在清州可實現建設第6代HBM（HBM4）生產線，目標2026年實現量產。因此，韓美半導體設備的持續迭代，未來可深度受益海力士HBM4產線。

為了應對HBM市場需求，韓美半導體TC Bonder計劃再擴產，加強供應能力。據悉，韓美半導體新工廠位於仁川市，利用已擁有的五家工廠中的第三家。該工廠總面積2萬多平方米，原用於公司設備的組裝和測試，現已轉型為專門生產雙TC鍵合機和其他TC鍵合機的工廠，該工廠擁有大型潔淨室，可同時組裝和測試約50台半導體設備，為Dual TC Bonder的生產提供了優化的環境。

伴隨新工廠的開業，有望滿足市場上對雙 TC 鍵合機設備日益增長的需求，確保在HBM需求激增背景下，重要零部件的穩定供應。

今年6月，SK海力士與韓美半導體簽署了價值1500億韓元的TC鍵合設備供應合同，後者從SK海力士獲得的HBM TC鍵合機訂單累計金額已達3587億韓元。一台TC鍵合機價格約20億韓元。

此外，在今年4月，美光也向韓美半導體提供了價值226億韓元的TC Bonder採購訂單，這一舉措不僅加強了雙方的合作關係，也體現了美光對於供應鏈穩定性和可靠性的高度重視。通過與韓美半導體的合作，美光將能夠更好地應對市場需求的變化，確保HBM3E產品的穩定供應。

韓美半導體在大幅擴展其半導體後端工藝設備產品組合的同時，還計劃於2026年推出“混合鍵合”設備。

目前韓美半導體已獲得來自SK海力士和美光的的 HBM 鍵合設備訂單，預計未來還將增加其他客户訂單。韓美半導體首席執行官Kwak Dong-shin表示：“目前已將今年的銷售目標提高到6500億韓元，明年提高到1.2萬億韓元，2026年提高到2萬億韓元。”

有分析師預測，由於對TC鍵合機的需求不斷增長和產能不斷擴大，韓美半導體明年的產能將從今年的每月22台擴大到每月35台。

SEMES：TC鍵合機營收將提升2.5倍

據悉，三星電子旗下子公司SEMES一年內已給三星交付近百台TC鍵合機。

SEMES生產針對TC-NCF工藝優化的TC鍵合機，並將其供應給三星，該工藝涉及每次堆疊芯片時鋪設薄膜材料。

儘管韓美半導體目前擁有技術優勢，但SEMES正在迅速縮小差距。在TCB技術和工藝良率方面取得的成就使SEMES在一年內出貨了100台TC鍵合設備。並積極開發混合鍵合（Hybrid Bonding）設備。

今年4月，三星使用子公司SEMES的混合鍵合設備成功製作了HBM 16H樣品，並驗證了其正常運作。

據韓媒Deal Site報道，SEMES的技術突破與三星業績提升的協同效應有望大幅增強，三星HBM產量有望大幅增加，有望為SEMES帶來大量設備訂單，帶動營收增長，並形成技術投入的良性循環。

2021年，三星的強勁表現推動SEMES成為韓國首家營收突破3萬億韓元的半導體設備公司。三星計劃在2024年將HBM產能提高至2023年的三倍，這對SEMES來説無疑是一大利好。

SEMES的目標是在2024年實現實現TC鍵合機銷售額超過2500億韓元，約為2023年的2.5倍。

隨着包括三星在內的多家存儲芯片廠商提高HBM產能，迭代HBM產品，預計SEMES公司TCB設備的整體收入將上升。不過，目前三星仍在很大程度上依賴東麗、Shinkawa（新川）等日本公司的設備，如果SEMES要想提升業績，還需進一步加強設備投資和開發的多元化。

韓華精密機械：打入SK海力士供應鏈

作為SK海力士在HBM發展中的TCB主力廠商 , 一直與SK海力士榮辱與共的韓美半導體, 在下一代TCB設備上則遭受韓華精密機械（Hanwha Precision Machinery）與ASMP的競爭。

據韓媒報道，SK海力士將在2024年下半購買30多台用於12層第五代HBM（HBM3E）的可進行加熱迴流的TC鍵合機。

但韓美半導體最新的第四代設備「Dual TC Bonder Tiger」尚未在SK海力士完全實現hMR的demo ，無法執行加熱質量回流工藝，正在改善設備效能，且獲得生產效率須提高的評價；ASMPT設備的hMR製程質量雖在評價方面優於韓美半導體，但有聲音表示ASMPT設備尺寸較大，ASMPT也正依照SK海力士的要求改善設備。

然而韓華精密機械TCB設備樣品的測試結果優於韓美半導體，韓華精密機械於6月10日與SK海力士簽署協議，將向SK海力士供應兩台TC鍵合機，該設備由雙方合作開發，最近已通過外部質量測試。韓華的兩台設備用於評估，尚未投入生產。SK海力士計劃在7月底之前評估其配備鍵合機的生產線。如果鍵合機通過生產線評估，SK海力士預計將在今年下半年批量訂購。

據悉，韓華精密機械為消化相關設備訂單，正在南韓昌原工廠新增組裝設備。

引起外界關注的是，這是韓華精密機械首次供應TCB設備給SK海力士的HBM生產線。業界人士指出，SK海力士製造部門自韓華精密機械製造設備階段參與，假使韓華精密機械不能通過SK海力士測試，SK海力士TCB設備仍會走向雙軌制、三分局面。

ASMPT攜手美光，瞄準TC鍵合機

ASMPT也是HBM中用到的TC鍵合機供應商之一。

今日，ASMPT與美光公司宣佈了一項重要的合作，ASMPT已向美光提供了專用於HBM生產的TC鍵合機，雙方將攜手開發下一代鍵合技術，以支持HBM4的生產。

這一合作標誌着ASMPT在半導體後端製造設備領域的領先地位得到了進一步鞏固，同時也顯示出美光對於前沿內存技術的持續追求和投入。

美光作為內存行業的領軍企業，一直致力於推動內存技術的創新和發展。除了與ASMPT的合作外，美光還從日本新川半導體和韓美半導體採購了TC鍵合機，用於生產當前的HBM3E產品。

受益於人工智能的蓬勃發展，先進封裝設備成為ASMPT的主要增長動力，公司熱壓式固晶（TCB）設備、混合鍵合式固晶（HB）設備可廣泛應用於AI加速卡的2.5D/3D封裝和HBM的3D堆疊封裝。

截止24Q1季報，ASMPT的TCB產品已經應用於頭部晶圓代工廠C2S和C2W工藝，並導入頭部HBM廠商用於12層HBM堆疊。HB設備亦在2023年獲得用於3D封裝的2台訂單，並在與客户開發下一代HB產品。

日本設備廠商，競逐TC鍵合機

眾所周知，除了ASMPT外，美光一直在使用日本新川和東麗的TC鍵合機，兩家公司都是TC鍵合機行業的傳統參與者。

此外，據韓媒TheElec去年12月報道，三星已向日本新川公司（Shinkawa）訂購了16台2.5D鍵合設備。報道引述消息人士稱，目前三星已收到7台設備，可能在需要時申請剩餘的設備。這很可能是為了給英偉達下一代的AI芯片提供HBM3和2.5D封裝服務。

然而，據消息人士透露，由於新川半導體正在向其最大客户三星電子供應TC鍵合機，導致無法及時滿足美光的需求。與韓國主要競爭對手相比，美光一直因產能不足而受到批評。

因此，美光決定增加韓美半導體作為第二供應商，希望通過與跟多設備廠商的交易加快HBM產能的擴張。

此外，荷蘭企業BESI也在積極開發TC鍵合設備，以及一系列設備環節廠商都在積極部署，以滿足市場對高性能內存封裝技術的需求。

混合鍵合技術，為設備帶來新動能

當前HBM實現多層DRAM互聯的主要解決方案為TC-NCF與MR-MUF兩種。

TC+NCF工藝中先使用非導電薄膜填充DRAM die微凸點側的微凸點間空隙，之後使用熱壓鍵合工藝連接兩層die，三星和美光主要使用該種方案；TC+MR MUF，批量回流模製底部填充是SK海力士的高端封裝工藝，通過將芯片貼附在電路上，在堆疊時，在芯片和芯片之間使用一種稱為液態環氧樹脂塑封的物質填充並粘貼。

TC-NCF和MR-MUF各有優劣勢。相比迴流焊接，熱壓焊接可以更有效地控制芯片翹曲度等，但是，由於MR-MUF是一次性完成凸塊間的電氣連接和芯片間的機械連接，TC-NCF需要在每一層堆疊時都進行電氣和機械連接。對比NCF，MUF能有效提高導熱率，並改善工藝速度和良率。

由於市場對HBM產品需求不斷增加，預計未來將需要12-16層甚至更高的多芯片堆疊技術。為了實現這一目標，不僅需要減小芯片的厚度和凸塊電極的尺寸，還需要去除芯片之間的填充物。對此，混合鍵合技術（Hybrid Bonding）可以大幅縮小電極尺寸，從而增加單位面積上的I/O數量，進而大幅降低功耗。

與此同時，混合鍵合方法可以顯著縮小芯片之間的間隙，由此實現大容量封裝。此外，它還可以改善芯片散熱性能，降低芯片厚度，有效地解決因耗電量增加而引起的散熱問題。

混合鍵合成為大廠佈局的下一代鍵合技術，其可以分為W2W和D2W，前者因為生產效率高等優勢而商業化程度比較高，後者至今只有AMD某款芯片一個應用場景，可以減少浪費。

三星電子在2024年IEEE國際會議上發佈了一篇韓文論文，詳細闡述了其在HBM領域取得的重大突破。該論文明確指出，為了實現16層及以上的HBM內存堆疊，必須採用混合鍵合技術，稱這一創新技術將引領內存封裝領域的新潮流。三星計劃於2025年製造HBM4樣品，該樣品將採用16層堆疊設計，並預計於2026年實現量產。

另一邊，SK海力士也計劃於2026年在其HBM生產中採用混合鍵合，目前半導體封裝公司Genesem已提供兩台下一代混合鍵合設備安裝在SK海力士的試驗工廠，用於測試混合鍵合工藝。混合鍵合取消了銅焊盤之間使用的凸塊和銅柱，並直接鍵合焊盤，這意味着芯片製造商可以裝入更多芯片進行堆疊，並增加帶寬。

可以預見，若未來混合鍵合技術在HBM上得以應用，混合鍵合設備市場規模將會有明顯擴容。設備公司也在配合三星和SK海力士等HBM供應商積極佈局混合鍵合技術，以降低技術路徑變化帶來的產品替代風險。

寫在最後

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如此，TC鍵合設備也成為HBM時代的“意外贏家”。