【一文看懂HBM】迭代演進神速！良率、價格、產能、獲利6大面向深度剖析

隨著AI伺服器持續佈建，在GPU算力與記憶體容量都將升級下，HBM成為其中不可或缺的一環，規格容量向上攀升！例如輝達 Blackwell平台將採用192GB HBM3E記憶體、AMD MI325更提升到288GB以上。到了2025年，HBM市場競爭將會加劇。本篇從HBM原理、演進、良率、價格、產能、獲利等6大面向進一步剖析未來市況。

甚麼是HBM？

相較傳統DRAM（動態隨機存取記憶體），HBM（High Bandwidth Memory）是高頻寬記憶體。它的原理就像堆積木一樣，透過3D立體堆疊成為高效能DRAM，提高記憶體的頻寬與容量，也有更低的能耗。


HBM透過單晶片容量、層數增加來演進

TrendForce產業分析師王豫琪指出，從HBM2E到HBM4，這四個世代高頻寬記憶體的進程有兩大特點。它是透過速度和容量的提升，來提高資料傳輸能力。首先，是單晶片容量的提升，以HBM3E為例，單晶片容量已從上一代16Gb提升到24Gb。

除此之外，也可透過（layer）層數來提升HBM整體容量。HBM3的層數已從原本的4層/8層提升到8層/12層，到了HBM4時代，甚至有16層的產品問世。

王豫琪坦言，對於HBM產品而言，這其實已是最大的技術難度，因為層數提升有其限制，它的高度已經受限，所以要把晶片做得更薄，以及連接處還能不能萎縮，亦是良率一大挑戰。

若以速度而言，HBM2E的傳輸速度是3.2~3.6Gbps。到了HBM3，速度已提升至5.6~6.4Gbps，HBM3E更已快到8.0~9.8Gbps。由於層數受限，HBM4的傳輸速度只能到8Gbps或高一點點，但它的I/O數可以從1024提升到2048，因此傳輸速度也能達到2倍提升。一般DRAM的I/O數大約是16、32或64，由此就可看出HBM與一般DRAM產品存在非常大的差異。

DDR5與HBM3E比一比

若進一步比較DDR5和HBM3E製程，HBM3E切出的晶圓數量約500~600顆，比DDR5少了30%左右。

在良率部分，一般DDR產品的成熟良率為80~90%。但HBM因有前段晶圓以及後段晶圓的堆疊良率考量，兩段相乘下來，成熟良率約55~70%左右，目前市面上HBM產品的良率平均值約60%。換言之，在晶圓體積較大和低良率的情況下，HBM3E的晶圓消耗量約為DDR5的2~3倍。

王豫琪指出，HBM正在逐代演進，與DDR的差距也逐漸擴大，如同HBM4的I/O數已提升到2048，它的產品體積愈來愈大，相對耗用的晶圓數量也會愈來愈高。

在量產進度方面，目前8層HBM3E已進入量產，12層HBM3E將於明年進入驗證階段，驗證完成即可進入量產階段，待明年上半年良率提升，HBM能見度也將破表。

HBM生產流程長達半年

再從生產流程來看，DDR5需要3至4個月，但是HBM3E需要將近半年。「各原廠已開始針對明年上半年的產能進行規劃，因為現在投片，要到明年上半年才能產出。」她提到，這也類似晶圓廠的先進製程，也需要提早下單，才能針對後面的產品去做規劃。

「HBM和DRAM完全不一樣，一旦投入HBM，就沒有回頭路了！」它對於整個記憶體市場影響非常大。縱使投入HBM需面臨技術上的挑戰，還是有廠商願意長期投入，最大的原因就來自於獲利。

價差是DDR的4倍以上

從價格面來看，DRAM價格在這一年來逐季上漲，但與HBM價格仍相去甚遠，以主流DDR5與HBM3相較，大約有4倍以上的價差。「就連HBM3E與HBM3之間，也存在明顯價差，大約是5~10%差距。」顯見HBM獲利能力在一定水準之上，隨著HBM世代更迭，高昂的生產成本都會反映在售價上，未來如HBM4的獲利空間相對更高，HBM的溢價優勢導致供應商優先供貨。

產能部分，HBM從2023年31.5億Gb產量提升至今年122億Gb，年成長率接近300%。王豫琪表示，比較大的產能會在今年發生，明年將成長到265億Gb。


HBM產業兩強爭霸！

「HBM產業在今年形成一個高點，三星、海力士為產業中的兩強，其中又以SK海力士優勢較大；美光則緊追在後。」明年預計三星、海力士的產能有3倍成長，美光則是2倍。即使在今年高基期之下，2025年還是能達到117%成長率。

王豫琪認為，SK海力士在HBM供應持續領先市場，三星仍在尋求重塑HBM市佔率現況，率先提交HBM3E 12層樣品，希望獲得更多訂單。而美光在明年的市佔率估約10%。

進一步剖析各家產品路線圖。HBM4明年仍處於樣品階段，預計2026年量產。「它的起量時間會很快，因為它的Base Die（基礎裸晶）會跟晶圓廠合作，同時加速與GPU業者合作。未來發展將突破現有產品空間，並創造更大的市場格局。」她強調HBM迭代快速，今年才量產的HBM3E，目前比重已經過半。明年12層HBM3E量產後，預期比重將達到85%，是明年的關鍵節點。

輝達、AMD高階產品都採用HBM3E

目前市場兩大AI晶片商輝達與AMD而言，今年約有47%比例為HBM3，HBM3E則佔44%，明年將提升到85%，HBM3佔比在明年僅剩個位數。


輝達產品H200、GH200、B100、B200以及AMD的MI325/MI350都採用HBM3E。NVIDIA 正透過HBM領域來提升產品性能，並擴大與競爭對手的差距。目前輝達對HBM的需求比重高達63%，明年更將提升到72%。而其他AI晶片供應商包括AMD、Google自研晶片在內，需求比重都僅有個位數。


HBM產業憑藉高單價優勢快速成長，今年產業總營收年增320%，約182億美元，其中HBM3E佔比達51%。明年隨著12層HBM3E量產，價格與產量雙雙提升，市場將迎來156%營收成長，約達到467億美元，HBM3E佔比將高達89%。

王豫琪表示，HBM市場仍處於高成長階段，但由於HBM生產難度高、良率仍有顯著改善空間，推高整體生產成本，平均售價約是DRAM產品的3～5倍，待HBM3E量產，加上產能擴張，營收貢獻將逐季上揚。