伴随AI的兴(xing)起，HBM成为巨头们抢占的高地。三星、SK海力士、美光等存储巨头纷纷将HBM视为重点生产(chan)产(chan)品(pin)之一。
HBM的火热，给市场掀起巨大波澜。
根据TrendForce数据预测(ce)，2024年HBM需求位(wei)年增长率近200%，2025年有(you)望再翻倍。SK海力士与美光曾公开表示，两家(jia)2024年的HBM已(yi)经(jing)售罄，就连2025年的HBM产(chan)量也几(ji)乎(hu)被预订(ding)一空。
供不应求的供需关系背后，HBM供应商们各个赚的盆满钵满。甚至在前(qian)几(ji)年存储市场数个季度持续低(di)迷的态势下，HBM业务仍表现亮(liang)眼，成为拉动存储厂商需求提升的关键。
当前(qian)，HBM市场格局三分天下。有(you)数据统计，SK海力士占据超过50%的市场份(fen)额，三星约占40%，美光市占率或(huo)不足10%。若以现阶段主流产(chan)品(pin)HBM3产(chan)品(pin)来看，SK海力士于HBM3市场比重超过9成，三星与美光紧追在后。
然而，除了三巨头之外，HBM对(dui)设备市场带来增量需求。对(dui)前(qian)道设备而言，HBM需要(yao)通过TSV进行垂直方向连接，会带动刻蚀设备、PECVD、PVD、ECD和减薄(bao)抛光等前(qian)道设备增量需求，但(dan)相(xiang)对(dui)有(you)限。
后道环节，由于HBM堆叠结(jie)构增多，要(yao)求晶圆厚度不断(duan)降低(di)，对(dui)减薄(bao)、键合等设备需求提升较大，后道封测(ce)设备则存在量价齐升的逻辑。
其(qi)中，TC Bonder（热压键合机），就是HBM制(zhi)造过程的必备设备。
TC键合机对(dui)于HBM生产(chan)至关重要(yao)，它使用热压将芯片键合和堆叠在加工后的晶圆上(shang)，对(dui)HBM的良率有(you)重大影响。因此，TC键合机被认为是HBM制(zhi)造过程中不可或(huo)缺的设备之一，也是HBM浪潮中受益较大的环节之一。
据QY Research数据，可用于先(xian)进封装的高精度TC bonder设备2022年全球市场规模达0.8亿美元(yuan)，预计2029年将达到4亿美元(yuan)，2023-2029年CAGR高达25.6%。
HBM浪潮下，TC键合机崛起
能看到，随着(zhe)HBM和3D封装的商业化，TC键合机市场正(zheng)在快速(su)增长。
为了应对(dui)市场增长，韩(han)美半导体和三星旗(qi)下SEMES等韩(han)国设备公司已(yi)成功实现HBM的TC键合机国产(chan)化，但(dan)对(dui)海外设备公司的TC键合机的依赖度仍然很高，例如(ru)日本的新川、东丽，新加坡的Kulicke & Soffa和ASMPT和荷(he)兰的BESI等公司也是TC键合机市场的强势参与者。
据了解，HBM厂商基本已(yi)各自建立了TC键合机供应链。三星电子从日本东丽、新川和旗(qi)下SEMES获得供货；SK海力士正(zheng)在从新加坡ASMPT、韩(han)美半导体和和韩(han)华精密机械接收(shou)用于HBM的TC键合设备。两家(jia)公司自去年以来一直在加速(su)本地化工作，以减少(shao)对(dui)外国设备的依赖。
美光则游走在日韩(han)设备厂商中，急(ji)于追赶HBM产(chan)能。
在存储三巨头共(gong)同发力下，用于HBM的TC键合设备迎来了新的增长机遇。
韩(han)美半导体，引领TCB市场
韩(han)美半导体（Hanmi Semiconductor）成立于1980年，初期生产(chan)芯片载体模具与封装注塑等塑封设备。2017年开始与SK海力士共(gong)同研发用于HBM封装及2.5D封装的Dual TC Bonder。
2017年与SK海力士共(gong)同开发了TC键合机，为SK海力士的MR-MUF工艺(yi)提供设备，该工艺(yi)使用类似粘(zhan)合剂的材(cai)料来键合DRAM芯片。
2023年发布新一代Dual TC Bonder超级型号GRIFFIN和高级型号DRAGON，两者皆采用TSV方法制(zhi)造的半导体芯片堆叠在晶圆上(shang)的双机台(tai)键合设备，可用于当前(qian)HBM用TC的两种主要(yao)解决方案(an)TC+NCF与TC+MUF。同时推出的TC Bonder CW2.0适用于台(tai)积电CoWoS工艺(yi)，正(zheng)在客户处积极研制(zhi)。
自2022年以来，韩(han)美半导体的TCB设备一直引领市场。
资本市场就是一个很好(hao)的信号，2022年底以来，韩(han)国“妖(yao)股”韩(han)美半导体飙升近1200%，疯狂的涨势吸(xi)引了众多投(tou)资者涌入。今年以来，韩(han)美半导体股价再翻番，成为MSCI亚太指数中表现最好(hao)的股票。
据了解，韩(han)美半导体在全球拥有(you)五家(jia)工厂，可实现客户深度覆盖，并且公司具备170台(tai)数控自动化设备，通过构建设计、组件处理、输入软件、组装、测(ce)试垂直一体化生产(chan)方式，可加速(su)交(jiao)付，缩短(duan)交(jiao)付时间，提高效率。
在供应方面，韩(han)美半导体深度绑(bang)定SK海力士，SK海力士HBM扩(kuo)产(chan)带动其(qi)TC键合设备需求。
据悉，SK海力士计划在清州工厂建造一条新的HBM 生产(chan)线，将于明年开始全面运营，其(qi)HBM产(chan)能预计扩(kuo)大至少(shao)两倍，巩固HBM市场的领导地位(wei)。其(qi)中，韩(han)美半导体被列为产(chan)线设备主要(yao)供应商之一，收(shou)到SK海力士大量订(ding)单；今年来，SK海力士清州工厂还计划在现有(you)晶圆厂附近建设一座新晶圆厂（M15X），预计2025年竣工，方便未来扩(kuo)大产(chan)能，在清州可实现建设第6代HBM（HBM4）生产(chan)线，目标2026年实现量产(chan)。因此，韩(han)美半导体设备的持续迭代，未来可深度受益海力士HBM4产(chan)线。
为了应对(dui)HBM市场需求，韩(han)美半导体TC Bonder计划再扩(kuo)产(chan)，加强供应能力。据悉，韩(han)美半导体新工厂位(wei)于仁川市，利(li)用已(yi)拥有(you)的五家(jia)工厂中的第三家(jia)。该工厂总面积2万多平方米，原用于公司设备的组装和测(ce)试，现已(yi)转型为专门(men)生产(chan)双TC键合机和其(qi)他(ta)TC键合机的工厂，该工厂拥有(you)大型洁净室，可同时组装和测(ce)试约50台(tai)半导体设备，为Dual TC Bonder的生产(chan)提供了优化的环境。
伴随新工厂的开业，有(you)望满足市场上(shang)对(dui)双 TC 键合机设备日益增长的需求，确保在HBM需求激增背景下，重要(yao)零部件的稳定供应。
今年6月，SK海力士与韩(han)美半导体签(qian)署了价值1500亿韩(han)元(yuan)的TC键合设备供应合同，后者从SK海力士获得的HBM TC键合机订(ding)单累计金额已(yi)达3587亿韩(han)元(yuan)。一台(tai)TC键合机价格约20亿韩(han)元(yuan)。
此外，在今年4月，美光也向韩(han)美半导体提供了价值226亿韩(han)元(yuan)的TC Bonder采购订(ding)单，这(zhe)一举措(cuo)不仅加强了双方的合作关系，也体现了美光对(dui)于供应链稳定性和可靠性的高度重视。通过与韩(han)美半导体的合作，美光将能够更好(hao)地应对(dui)市场需求的变化，确保HBM3E产(chan)品(pin)的稳定供应。
韩(han)美半导体在大幅扩(kuo)展其(qi)半导体后端工艺(yi)设备产(chan)品(pin)组合的同时，还计划于2026年推出“混合键合”设备。
目前(qian)韩(han)美半导体已(yi)获得来自SK海力士和美光的的 HBM 键合设备订(ding)单，预计未来还将增加其(qi)他(ta)客户订(ding)单。韩(han)美半导体首席执行官Kwak Dong-shin表示：“目前(qian)已(yi)将今年的销(xiao)售目标提高到6500亿韩(han)元(yuan)，明年提高到1.2万亿韩(han)元(yuan)，2026年提高到2万亿韩(han)元(yuan)。”
有(you)分析师预测(ce)，由于对(dui)TC键合机的需求不断(duan)增长和产(chan)能不断(duan)扩(kuo)大，韩(han)美半导体明年的产(chan)能将从今年的每月22台(tai)扩(kuo)大到每月35台(tai)。
SEMES：TC键合机营收(shou)将提升2.5倍
据悉，三星电子旗(qi)下子公司SEMES一年内(nei)已(yi)给三星交(jiao)付近百(bai)台(tai)TC键合机。
SEMES生产(chan)针对(dui)TC-NCF工艺(yi)优化的TC键合机，并将其(qi)供应给三星，该工艺(yi)涉(she)及每次堆叠芯片时铺设薄(bao)膜材(cai)料。
尽管韩(han)美半导体目前(qian)拥有(you)技术优势，但(dan)SEMES正(zheng)在迅速(su)缩小差距。在TCB技术和工艺(yi)良率方面取(qu)得的成就使SEMES在一年内(nei)出货了100台(tai)TC键合设备。并积极开发混合键合（Hybrid Bonding）设备。
今年4月，三星使用子公司SEMES的混合键合设备成功制(zhi)作了HBM 16H样(yang)品(pin)，并验证了其(qi)正(zheng)常运作。
据韩(han)媒(mei)Deal Site报道，SEMES的技术突破与三星业绩提升的协同效应有(you)望大幅增强，三星HBM产(chan)量有(you)望大幅增加，有(you)望为SEMES带来大量设备订(ding)单，带动营收(shou)增长，并形成技术投(tou)入的良性循环。
2021年，三星的强劲表现推动SEMES成为韩(han)国首家(jia)营收(shou)突破3万亿韩(han)元(yuan)的半导体设备公司。三星计划在2024年将HBM产(chan)能提高至2023年的三倍，这(zhe)对(dui)SEMES来说无疑是一大利(li)好(hao)。
SEMES的目标是在2024年实现实现TC键合机销(xiao)售额超过2500亿韩(han)元(yuan)，约为2023年的2.5倍。
随着(zhe)包括三星在内(nei)的多家(jia)存储芯片厂商提高HBM产(chan)能，迭代HBM产(chan)品(pin)，预计SEMES公司TCB设备的整体收(shou)入将上(shang)升。不过，目前(qian)三星仍在很大程度上(shang)依赖东丽、Shinkawa（新川）等日本公司的设备，如(ru)果SEMES要(yao)想提升业绩，还需进一步(bu)加强设备投(tou)资和开发的多元(yuan)化。
韩(han)华精密机械：打入SK海力士供应链
作为SK海力士在HBM发展中的TCB主力厂商 , 一直与SK海力士荣辱(ru)与共(gong)的韩(han)美半导体, 在下一代TCB设备上(shang)则遭(zao)受韩(han)华精密机械（Hanwha Precision Machinery）与ASMP的竞争。
据韩(han)媒(mei)报道，SK海力士将在2024年下半购买(mai)30多台(tai)用于12层第五代HBM（HBM3E）的可进行加热回流的TC键合机。
但(dan)韩(han)美半导体最新的第四(si)代设备「Dual TC Bonder Tiger」尚未在SK海力士完全实现hMR的demo ，无法执行加热质量回流工艺(yi)，正(zheng)在改善设备效能，且获得生产(chan)效率须(xu)提高的评价；ASMPT设备的hMR制(zhi)程质量虽在评价方面优于韩(han)美半导体，但(dan)有(you)声音表示ASMPT设备尺寸较大，ASMPT也正(zheng)依照SK海力士的要(yao)求改善设备。
然而韩(han)华精密机械TCB设备样(yang)品(pin)的测(ce)试结(jie)果优于韩(han)美半导体，韩(han)华精密机械于6月10日与SK海力士签(qian)署协议，将向SK海力士供应两台(tai)TC键合机，该设备由双方合作开发，最近已(yi)通过外部质量测(ce)试。韩(han)华的两台(tai)设备用于评估，尚未投(tou)入生产(chan)。SK海力士计划在7月底之前(qian)评估其(qi)配备键合机的生产(chan)线。如(ru)果键合机通过生产(chan)线评估，SK海力士预计将在今年下半年批量订(ding)购。
据悉，韩(han)华精密机械为消化相(xiang)关设备订(ding)单，正(zheng)在南(nan)韩(han)昌原工厂新增组装设备。
引起外界(jie)关注的是，这(zhe)是韩(han)华精密机械首次供应TCB设备给SK海力士的HBM生产(chan)线。业界(jie)人士指出，SK海力士制(zhi)造部门(men)自韩(han)华精密机械制(zhi)造设备阶段参与，假使韩(han)华精密机械不能通过SK海力士测(ce)试，SK海力士TCB设备仍会走向双轨制(zhi)、三分局面。
ASMPT携手美光，瞄准TC键合机
ASMPT也是HBM中用到的TC键合机供应商之一。
今日，ASMPT与美光公司宣布了一项(xiang)重要(yao)的合作，ASMPT已(yi)向美光提供了专用于HBM生产(chan)的TC键合机，双方将携手开发下一代键合技术，以支持HBM4的生产(chan)。
这(zhe)一合作标志着(zhe)ASMPT在半导体后端制(zhi)造设备领域的领先(xian)地位(wei)得到了进一步(bu)巩固，同时也显示出美光对(dui)于前(qian)沿内(nei)存技术的持续追求和投(tou)入。
美光作为内(nei)存行业的领军企(qi)业，一直致力于推动内(nei)存技术的创新和发展。除了与ASMPT的合作外，美光还从日本新川半导体和韩(han)美半导体采购了TC键合机，用于生产(chan)当前(qian)的HBM3E产(chan)品(pin)。
受益于人工智能的蓬勃发展，先(xian)进封装设备成为ASMPT的主要(yao)增长动力，公司热压式固晶（TCB）设备、混合键合式固晶（HB）设备可广泛应用于AI加速(su)卡的2.5D/3D封装和HBM的3D堆叠封装。
截止24Q1季报，ASMPT的TCB产(chan)品(pin)已(yi)经(jing)应用于头部晶圆代工厂C2S和C2W工艺(yi)，并导入头部HBM厂商用于12层HBM堆叠。HB设备亦在2023年获得用于3D封装的2台(tai)订(ding)单，并在与客户开发下一代HB产(chan)品(pin)。
日本设备厂商，竞逐TC键合机
众所周(zhou)知，除了ASMPT外，美光一直在使用日本新川和东丽的TC键合机，两家(jia)公司都是TC键合机行业的传统参与者。
此外，据韩(han)媒(mei)TheElec去年12月报道，三星已(yi)向日本新川公司（Shinkawa）订(ding)购了16台(tai)2.5D键合设备。报道引述消息人士称，目前(qian)三星已(yi)收(shou)到7台(tai)设备，可能在需要(yao)时申请剩余的设备。这(zhe)很可能是为了给英伟达下一代的AI芯片提供HBM3和2.5D封装服务。
然而，据消息人士透露(lu)，由于新川半导体正(zheng)在向其(qi)最大客户三星电子供应TC键合机，导致无法及时满足美光的需求。与韩(han)国主要(yao)竞争对(dui)手相(xiang)比，美光一直因产(chan)能不足而受到批评。
因此，美光决定增加韩(han)美半导体作为第二供应商，希望通过与跟多设备厂商的交(jiao)易加快HBM产(chan)能的扩(kuo)张。
此外，荷(he)兰企(qi)业BESI也在积极开发TC键合设备，以及一系列设备环节厂商都在积极部署，以满足市场对(dui)高性能内(nei)存封装技术的需求。
混合键合技术，为设备带来新动能
当前(qian)HBM实现多层DRAM互联的主要(yao)解决方案(an)为TC-NCF与MR-MUF两种。
TC+NCF工艺(yi)中先(xian)使用非导电薄(bao)膜填充DRAM die微(wei)凸点侧的微(wei)凸点间空隙，之后使用热压键合工艺(yi)连接两层die，三星和美光主要(yao)使用该种方案(an)；TC+MR MUF，批量回流模制(zhi)底部填充是SK海力士的高端封装工艺(yi)，通过将芯片贴附在电路(lu)上(shang)，在堆叠时，在芯片和芯片之间使用一种称为液态环氧树(shu)脂塑封的物质填充并粘(zhan)贴。
TC-NCF和MR-MUF各有(you)优劣势。相(xiang)比回流焊接，热压焊接可以更有(you)效地控制(zhi)芯片翘曲度等，但(dan)是，由于MR-MUF是一次性完成凸块间的电气连接和芯片间的机械连接，TC-NCF需要(yao)在每一层堆叠时都进行电气和机械连接。对(dui)比NCF，MUF能有(you)效提高导热率，并改善工艺(yi)速(su)度和良率。
由于市场对(dui)HBM产(chan)品(pin)需求不断(duan)增加，预计未来将需要(yao)12-16层甚至更高的多芯片堆叠技术。为了实现这(zhe)一目标，不仅需要(yao)减小芯片的厚度和凸块电极的尺寸，还需要(yao)去除芯片之间的填充物。对(dui)此，混合键合技术（Hybrid Bonding）可以大幅缩小电极尺寸，从而增加单位(wei)面积上(shang)的I/O数量，进而大幅降低(di)功耗。
与此同时，混合键合方法可以显著缩小芯片之间的间隙，由此实现大容量封装。此外，它还可以改善芯片散热性能，降低(di)芯片厚度，有(you)效地解决因耗电量增加而引起的散热问题。
混合键合成为大厂布局的下一代键合技术，其(qi)可以分为W2W和D2W，前(qian)者因为生产(chan)效率高等优势而商业化程度比较高，后者至今只(zhi)有(you)AMD某款芯片一个应用场景，可以减少(shao)浪费。
三星电子在2024年IEEE国际会议上(shang)发布了一篇韩(han)文论文，详细(xi)阐述了其(qi)在HBM领域取(qu)得的重大突破。该论文明确指出，为了实现16层及以上(shang)的HBM内(nei)存堆叠，必须(xu)采用混合键合技术，称这(zhe)一创新技术将引领内(nei)存封装领域的新潮流。三星计划于2025年制(zhi)造HBM4样(yang)品(pin)，该样(yang)品(pin)将采用16层堆叠设计，并预计于2026年实现量产(chan)。
另一边(bian)，SK海力士也计划于2026年在其(qi)HBM生产(chan)中采用混合键合，目前(qian)半导体封装公司Genesem已(yi)提供两台(tai)下一代混合键合设备安装在SK海力士的试验工厂，用于测(ce)试混合键合工艺(yi)。混合键合取(qu)消了铜(tong)焊盘之间使用的凸块和铜(tong)柱，并直接键合焊盘，这(zhe)意味着(zhe)芯片制(zhi)造商可以装入更多芯片进行堆叠，并增加带宽。
可以预见(jian)，若未来混合键合技术在HBM上(shang)得以应用，混合键合设备市场规模将会有(you)明显扩(kuo)容。设备公司也在配合三星和SK海力士等HBM供应商积极布局混合键合技术，以降低(di)技术路(lu)径变化带来的产(chan)品(pin)替代风险。
写在最后
19世纪淘金热时期的那个道理被再一次证明：卖铲子，有(you)时比挖金子更赚钱。
因为在淘金热中，铲子是必不可少(shao)的生产(chan)工具，不管你有(you)没有(you)挖到金子，淘金的热度越(yue)大，卖出的铲子就越(yue)多。
对(dui)应到当今时代，前(qian)几(ji)年大火的比特币，挖矿的不一定赚钱，但(dan)卖矿机的是妥妥赚到了；造车(che)新势力还没有(you)盈利(li)，宁(ning)德时代市值早已(yi)破万亿；国内(nei)车(che)规芯片还未卷出眉目，车(che)规认证机构已(yi)赚的盆满钵满...，这(zhe)样(yang)的例子还有(you)很多。
如(ru)今，AI热潮兴(xing)起，科技巨头不惜成本疯狂涌入，终端大模型陷入“百(bai)团大战”，一时分不出胜负。而英伟达、AMD等为代表的上(shang)游算力作为“卖铲人”角色，早已(yi)率先(xian)受益于AI浪潮。
如(ru)此，TC键合设备也成为HBM时代的“意外赢家(jia)”。
本文作者：L晨光，来源：半导体行业观察，原文标题：《HBM的意外赢家(jia)》
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