HBM的产能争夺战,正在向设备产业链蔓延。
过去两年,市场关注的焦点主要是SK海力士、三星和美光如何扩大HBM产能,以及谁能率先实现HBM4量产。但随着AI芯片需求继续增长,另一个问题开始浮现:即使存储厂商有钱、有厂房,能否及时买到足够的先进封装设备?
从近期日本半导体设备厂商TOWA的订单变化来看,这种紧张已经开始显现。据MoneyDJ报道,TOWA在2026年7月至9月的订单金额达到329.7亿日元,同比增长125.8%,创下单季度历史新高。受订单增长推动,公司也上调了本财年的营收和利润预测。
TOWA只是其中一个缩影。真正值得关注的是,HBM扩产正在带动一整套设备需求,从芯片键合、TSV加工,到晶圆减薄、研磨、模塑和检测,多个制造环节都在迎来新的投资机会。
HBM为什么需要这么多设备?
与传统DRAM不同,HBM需要将多颗DRAM Die垂直堆叠,通过硅通孔(TSV)实现芯片之间的高速连接。随着产品从8层堆叠向12层、16层甚至更高层数发展,制造工艺的复杂程度也在不断增加。
过去,一颗DRAM芯片主要通过传统晶圆制造流程完成,后续再进行切割和封装。但HBM不一样,它需要在晶圆制造之后,进一步完成TSV加工、晶圆减薄、芯片堆叠、键合以及模塑等一系列工序。
而且,堆叠层数越多,对每一道工序的要求就越高。
例如,DRAM Die需要被减薄到很薄的厚度,才能满足整个HBM封装的高度要求。但芯片越薄,机械强度越低,晶圆在搬运、研磨和后续加工过程中就越容易出现破损、翘曲等问题。
这就需要临时键合和解键合设备、晶圆减薄设备以及高精度研磨设备配合工作。
日本DISCO就是这一环节的重要设备供应商,其晶圆研磨、切割设备在先进封装产业链中占据重要位置。随着HBM堆叠层数增加,芯片减薄和切割工艺的重要性还会进一步提升。
另一个设备需求更为集中的环节,是键合。
目前,HBM量产主要采用热压键合(TCB)技术,通过加热和施加压力,将多层DRAM Die连接在一起。
这也是为什么Hanmi Semiconductor(韩美半导体)一直受到市场关注。该公司是HBM热压键合设备的重要供应商,长期受益于SK海力士的HBM扩产。
此外,Hanwha Semitech也在积极争夺这一市场,逐步进入HBM键合设备供应链。
但设备厂商面临的机会并不止于传统热压键合。
随着HBM堆叠层数继续增加,传统微凸块连接方式的局限性开始显现。微凸块会占据一定空间,增加芯片之间的连接距离,也会影响封装厚度和信号传输性能。
因此,混合键合(Hybrid Bonding)开始受到越来越多关注。
与传统TCB不同,混合键合可以通过铜与铜之间的直接连接,实现更小间距的互连,减少甚至取消传统微凸块结构。这对于未来更高层数的HBM尤其重要。
目前,BESI、Applied Materials、SUSS MicroTec、EV Group等企业都在布局相关设备。
韩国设备厂商也没有缺席。Hanmi Semiconductor、Hanwha Semitech和三星旗下的SEMES都在加快混合键合设备研发,希望在下一代HBM制造工艺中占据位置。
不过,混合键合并不意味着传统热压键合会立即退出。设备成本、工艺成熟度和量产良率仍然是需要解决的问题。未来一段时间,两种技术很可能并行发展。
对于设备厂商来说,这实际上意味着新的市场机会:既要满足当前HBM3E、HBM4生产线的热压键合需求,也要提前争夺下一代混合键合设备订单。
除了键合,TSV也是HBM制造中不可缺少的一环。
TSV需要在硅片内部形成垂直通孔,再通过绝缘层、阻挡层和金属填充等工艺,建立不同芯片之间的电气连接。
这一过程涉及深硅刻蚀、薄膜沉积、铜电镀以及CMP等多种工艺。
Applied Materials、Lam Research、东京电子等厂商,都在相关设备环节拥有布局。
其中,CMP尤其重要。随着TSV和多层堆叠工艺不断发展,晶圆表面的平坦度会直接影响后续加工质量。对于先进封装来说,表面不平整、金属填充缺陷以及微小颗粒,都可能影响最终良率。
因此,HBM扩产不仅会增加键合设备需求,也会带动刻蚀、沉积、电镀和CMP设备投资。
检测设备同样是一个容易被忽视的环节。
HBM将多颗DRAM Die堆叠在一起,一旦某一层出现缺陷,就可能导致整个堆叠结构报废。随着芯片价值和堆叠层数增加,制造过程中对缺陷检测、尺寸测量和键合质量检查的要求也越来越高。
Camtek、KLA等厂商正在受益于先进封装检测需求增长。
尤其是混合键合技术,对芯片表面状态、对准精度和连接质量提出了更高要求。过去一些传统封装检测手段,已经很难完全满足新工艺的需求。
这也意味着,未来HBM设备投资并不只是买几台键合机,而是需要围绕整个制造流程建设完整的生产能力。
回到TOWA,此次订单快速增长,同样反映了HBM封装需求向后段设备传导的趋势。
TOWA主要布局模塑等封装设备,其订单增长说明,随着AI芯片和HBM封装规模扩大,封装保护、材料处理等环节也在同步增加投资。公司将2026财年营收预测从640亿日元上调至710亿日元,营业利润预测从102.4亿日元上调至131.5亿日元。
但如果把视线放到整个产业链,就会发现这轮设备需求远比一家企业的订单增长更加广泛。
SK海力士、三星和美光都在扩大HBM产能。与此同时,随着HBM4及后续产品的推进,先进逻辑芯片与存储芯片之间的协同封装也越来越重要。
特别是HBM4,基础逻辑芯片的制造进一步向先进制程延伸,TSMC等晶圆代工厂也将更多参与其中。这意味着HBM产业链的设备投资,正在从传统存储厂商的后段封装环节,向晶圆代工和先进封装领域进一步扩散。
从设备类型来看,这轮机会至少涉及几个方向:热压键合和混合键合、TSV刻蚀与填充、晶圆减薄和切割、CMP、模塑,以及先进封装检测。
其中,键合设备无疑是最受关注的环节,但它并不是唯一的瓶颈。
还有一个值得注意的变化是,HBM未来的设备需求可能不仅来自产能扩张,还来自制造工艺升级。即使存储厂商不再简单增加生产线,只要HBM堆叠层数继续提高,现有设备也可能面临升级和替换需求。
这与传统DRAM产业周期有些不同。过去,存储市场景气度下降时,设备投资往往会迅速收缩。但AI带来的HBM需求,正在推动先进封装成为一项长期投入。
当然,设备订单增长并不意味着所有厂商都能直接受益。不同设备的客户认证周期、技术门槛和量产进度存在差异,尤其是混合键合,目前仍需要进一步解决成本和良率问题。
但有一点已经比较明确:HBM的竞争,正在从存储芯片本身延伸到制造设备。
当SK海力士、三星和美光都在争夺HBM产能时,设备厂商也迎来了新的订单周期。未来真正紧缺的,可能不只是HBM芯片,还有能够把这些芯片制造出来的设备。
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