Chinesische Halbleitergeräte drängen sich massiv in den HBM-Markt vor.

Angetrieben vom explosionsartigen Anstieg des Rechenleistungsbedarfs in der künstlichen Intelligenz ist der Hochbandbreitenspeicher (HBM) zum "Leistungsfundament" von Chips mit hoher Rechenleistung geworden und hat eine Goldene Entwicklungsphase erreicht. Dank Schlüsseltechnologien wie TSV (Siliziumdurchkontaktierung), 3D-Stacking und fortschrittlicher Verkapselung hat der HBM unter der Voraussetzung, dass kein zusätzlicher Platz beansprucht wird, ein optimales Gleichgewicht zwischen Kapazität, Bandbreite und Stromverbrauch erreicht und ist zum zentralen Durchbruchsbereich im Speicherbereich der Ära der künstlichen Intelligenz geworden.

Das hochkomplexe Herstellungsverfahren des HBM stellt strenge Anforderungen an die Halbleiterausrüstung, eröffnet aber auch für chinesische Ausrüstungshersteller ein strategisches Einstiegsfenster. Heute rücken chinesische Halbleiterausrüstungshersteller in großem Stil in den HBM-Bereich vor und haben in Schlüsseltechnologien einen Durchbruch von 0 auf 1 erzielt.

Technologische Iteration treibt den Bedarf an, HBM-Ausrüstung wird zur zentralen Stütze

Die technologischen Vorteile des HBM stammen aus seinem einzigartigen strukturellen Design und Herstellungsverfahren. Durch die vertikale Interkonnektion mehrerer DRAM-Dies und eines Logic-Dies mithilfe von TSV (Siliziumdurchkontaktierung) und Bump (Konvexität) und die anschließende Integration mit der GPU über ein Interposer auf einer ABF-Trägerplatine wird schließlich ein integriertes Produkt durch System-in-Package (SiP) hergestellt. Dieses Design verkürzt nicht nur die Signalübertragungsstrecke und reduziert den Stromverbrauch, sondern erreicht auch eine ultrahohe Busbreite von 1024 Bit (dies gilt für HBM1 bis HBM3E). Es passt perfekt zum hohen Bandbreitenbedarf von KI-Chips.

Im Vergleich zum herkömmlichen DRAM umfasst der Herstellungsprozess des HBM Schlüsselprozessschritte wie TSV, Bump-Herstellung, Stacking und Bonding, Verkapselung und Test. Der TSV-Prozess macht 30 % der Gesamtkosten des HBM aus und ist der zentrale Prozessschritt, der die Produktleistung bestimmt. Die Umsetzung des TSV-Prozesses erfordert die Unterstützung einer Reihe von Hochtechnologieausrüstungen: Die Tieflöcherätzausrüstung verwendet die Trockenätztechnologie des Bosch-Verfahrens und legt die Grundlage für die Herstellung von Durchkontaktierungen; die Gasphasenabscheidungsausrüstung ist für die präzise Abscheidung von Isolationsschichten, Sperrschichten und Saatgutschichten verantwortlich; die Kupferfüllausrüstung muss das Problem der Metallisierung von Mikrolöchern mit hohem Aspektverhältnis lösen und ist der schwierigste Schritt im gesamten Prozess; die CMP-Ausrüstung muss das Wafer auf weniger als 50 μm dünnen, um sicherzustellen, dass die Kupferschicht freigelegt wird und die Interkonnektion möglich ist. Darüber hinaus bilden die Interposer-Herstellungsausrüstung, die Stacking- und Bonding-Ausrüstung sowie die Prüfausrüstung nach der Verkapselung, die für die 2,5D-Verkapselung erforderlich sind, gemeinsam das Ausrüstungssystem für die HBM-Herstellung. Die technologischen Anforderungen sind weit höher als bei der Herstellungsausrüstung für herkömmliche DRAM.

Da es in allen Prozessschritten von Design, Herstellung und Verkapselung und Test des HBM deutliche Unterschiede gibt, wird der Bedarf an spezieller Ausrüstung weiter verstärkt. Mit der technologischen Iteration der HBM4-Generation steigen die Anforderungen an die Prozessgenauigkeit, Kompatibilität und Stabilität der Ausrüstung kontinuierlich, was für Ausrüstungshersteller mit Kerntechnologiekompetenz einen breiten Marktplatz eröffnet.

Die KI treibt die Kapazitätserweiterung des HBM an, die dazugehörige Ausrüstung hat Chancen

Seit dem vierten Quartal 2025 ist der globale Spotmarkt für Speicher kontinuierlich stark gestiegen. Die neue Nachfrage hat die Endproduktpreise wiederholt auf neue Höchststände gebracht und hat den Speicherherstellern starke Anreize zur Kapazitätserweiterung gegeben. Im Zuge der allgemeinen Welle der KI wird das Problem des Mangels an Speicherchips immer akuter. Internationale Speichergiganten wie Samsung, SK Hynix und Micron lenken ihre Kapitalausgaben zunehmend auf High-End-Speicherprodukte wie HBM. Es wird vorausgesagt, dass die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage bei herkömmlichen Speichern bis 2026 andauern wird. Unter diesen Umständen hat die Dringlichkeit der Kapazitätserweiterung von chinesischen Speicherherstellern deutlich zugenommen. Die Halbleiterausrüstung, als Vorstufe der Kapazitätserweiterung, ist zuerst zum zentralen Fokus des Marktes geworden.

Es ist in der Branche ein Konsens, dass der Speichermangel, der durch die KI verursacht wird, anhaltend ist. Ein Forschungsbericht der China Merchants Securities zeigt, dass der aktuelle Aufwärtstrend in der Speicherbranche sich von dem kurzfristigen Anstieg im Jahr 2024, der durch die Produktionseinsparung und Preiserhöhung der Hersteller verursacht wurde, deutlich unterscheidet. Die Kernmotivation ist der explosionsartige Anstieg des Speicherbedarfs in der Ära der KI, der sich durch eine längere Dauer des Preisanstiegs und eine beschleunigte Steigerung auszeichnet. Auf der Angebotsseite ist die Kapazitätsfreisetzung begrenzt. Es wird vorausgesagt, dass die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage bei High-End-Speicherchips im ersten Halbjahr 2026 oder sogar das ganze Jahr über weiter vergrößern wird und der Preisanstieg fortsetzen wird.

Dank der starken Stärkung der KI-Industrie steigt der globale Marktumfang des HBM kontinuierlich an. Die Daten zeigen, dass der Marktumfang des Halbleiterspeichers im Jahr 2024 170 Milliarden US-Dollar erreichte, was einem Anstieg von 78 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Unterteilt nach Produkttypen nimmt der DRAM (einschließlich HBM) den größten Anteil mit 57 % ein. Der HBM selbst macht 10 % aus. Unterteilt nach Produkttypen wird der Marktumfang des DRAM von 97 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 auf 194 Milliarden US-Dollar im Jahr 2030 steigen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 12 % entspricht. Der HBM wird das Wachstum des DRAM-Marktes antreiben. Sein Marktumfang wird von 17,4 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 auf 98 Milliarden US-Dollar im Jahr 2030 deutlich steigen. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des HBM-Marktes wird mit etwa 33 % das gesamte Speichermarkt vorantreiben.

Aktuell wird der globale Markt von den drei Giganten Samsung, SK Hynix und Micron dominiert. Chinesische Speicherunternehmen beschleunigen jedoch ihre Nachholjagd, und der Marktwettbewerb wird immer intensiver. Mit dem Fortschritt der technologischen Iteration der HBM4-Generation hat die Marktbedarf an Kernausrüstungen wie Ätz-, Abscheidungs- und Prüfausrüstung stark zugenommen, was für Halbleiterausrüstungshersteller einen bisher nie dagewesenen Entwicklungsprozess eröffnet.

Lu Guangquan, Vorsitzender der Toppan Semiconductor Equipment Co., Ltd., ist der Meinung, dass der Anstieg der Speicherpreise darauf hinweist, dass es immer noch eine große Lücke zwischen Angebot und Nachfrage auf dem Markt gibt. Langfristig wird dies möglicherweise die Speicherchiphersteller dazu bringen, ihre Kapazitäten kontinuierlich zu erweitern. Das schnelle Wachstum der Datenmenge treibt den Hochbandbreitenspeicher (HBM) in Richtung dreidimensionaler Integration und andere Richtungen voran. Die Anzahl der gestapelten Schichten von 3D NAND Flash-Chips steigt ständig. Der technologische Entwicklungstrend wird gleichzeitig die technologischen Anforderungen und den Kaufbedarf der downstream-Kunden an fortschrittliche Hardmasken, kritische Dielektrikumschichten sowie die dazugehörige Schichtabscheidungs- und Bonding-Ausrüstung erhöhen.

Es ist bemerkenswert, dass die Lokalisierungrate des chinesischen HBM-Industriechains an der Schlüsselausrüstungsebene derzeit weniger als 5 % beträgt. Dies ist die größte Schwachstelle, die die Durchbrechung chinesischer Speicherchips hemmt, und bietet auch chinesischen Ausrüstungsherstellern eine klare Richtung für die Durchbrechung.

Chinesische Halbleiterausrüstungshersteller rücken in großem Stil in den HBM-Bereich vor

Der explosionsartige Anstieg der Marktbedarf für HBM hat direkt das Aufkommen der upstream-Ausrüstungsindustriechain angestoßen. In letzter Zeit haben mehrere chinesische Halbleiterausrüstungsunternehmen in enger Folge Fortschritte im Zusammenhang mit HBM bekannt gegeben und haben in Kernbereichen wie Ätzen, Abscheiden, Bonden und Prüfen umfassende Durchbrüche erzielt.

Kernausrüstung auf der Herstellungsseite

ACM Research, Inc. hat auf der Interaktionsplattform klar gemacht, dass das Unternehmen bereits mehrere Modelle von Ausrüstung, die für den HBM-Prozess geeignet sind, entwickelt hat. Darunter kann die Ultra ECP 3d-Ausrüstung des Unternehmens für die Kupferfüllung von TSV verwendet werden; die gesamte Linie von Nassreinigungsausrüstung und Kupfergalvanisierungsausrüstung kann für den HBM-Prozess verwendet werden. Die gesamte Linie von Verkapselungs- und Prüfausrüstung (einschließlich Nassausrüstung, Lackbeschichtungs- und Entwicklungausrüstung sowie Kupfergalvanisierungsausrüstung) kann auch für den 2,5D-Verkapselungsprozess von Chips mit hoher Rechenleistung angewendet werden.

Northern Microelectronics Co., Ltd. hat angegeben, dass mit dem schnellen Anstieg der Marktbedarf für HBM auch der Bedarf an dazugehöriger Prozessausrüstung steigen wird. Das Unternehmen kann im Bereich der HBM-Chipherstellung mehrere Kernausrüstungen wie Tieflöcherätzung, Dünnschichtabscheidung, Wärmebehandlung, Nassreinigung und Galvanisieren anbieten.

AMEC, Inc. hat angegeben, dass das Unternehmen derzeit im Bereich der fortschrittlichen Verkapselung (einschließlich des Hochbandbreitenspeicher-HBM-Prozesses) umfassend positioniert ist, einschließlich Ätz-, CVD-, PVD- und Waferprüfausrüstung. Das Unternehmen hat auch CCP-Ätz- und TSV-Tieflochätzausrüstung vorgestellt.

Maxwell Technologies Co., Ltd. hat angegeben, dass die Hochselektivitätsätzausrüstung und die Hybridbonding-Ausrüstung des Unternehmens derzeit für den DRAM (Hochbandbreitenspeicher HBM)-Prozess verwendet werden können. Die Ätz- und Dünnschichtabscheidungsausrüstung des Unternehmens wird bereits weitgehend im Bereich der Herstellung von Speicherchips und Logikchips angewendet.

Bonding- und Verkapselungsausrüstung

Toppan Semiconductor Equipment Co., Ltd.: Als einziges chinesisches Unternehmen, das die Massenproduktion von Hybridbonding-Ausrüstung (W2W) erreicht hat, hat seine Wafer-zu-Wafer-Bonding-Produkte (dione 300) und Chip-zu-Wafer-Bonding-Oberflächenvorbehandlungsprodukte (propus) international führende Standards erreicht und wurden von führenden Waferfabriken validiert. Das neue Generation von Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisions-Wafer-zu-Wafer-Hybridbonding-Produkten wurde an den Kunden zur Validierung ausgeliefert. Die Validierung der Chip-zu-Wafer-Hybridbonding-Ausrüstung verläuft reibungslos. Gleichzeitig wurde das Produkt zur Laserabtrennung von Wafern nach dem dauerhaften Bonden entwickelt.

Huazhuo Precision Technology Co., Ltd.: Das Unternehmen hat auf eigene Faust eine ganze Reihe von High-End-Ausrüstungen für HBM entwickelt, einschließlich Hybridbonding-Ausrüstung (UP-UMAHB300), Fusionsbonding-Ausrüstung (UP-UMAFB300), Chiplet-Bonding-Ausrüstung (UP-D2W-HB), Laserabtrennungsausrüstung (UP-LLR-300) und Laserwärmebehandlungsausrüstung (UP-DLA-300). Die CMP-Ausrüstung, Dünnungsausrüstung, Schneidausrüstung und Randpolierausrüstung des Unternehmens sind alle als Kernausrüstung für Chipstapelung und fortschrittliche Verkapselungsprozesse wie HBM und CoWos. Derzeit werden sie von mehreren führenden Kunden weitgehend eingesetzt.

Prüf- und Hilfsausrüstung

China Semiconductor Technology International Co., Ltd.: Die erste Waferebenenmessausrüstung GINKGOIFM-P300 wurde erfolgreich an einen HBM-Kunden ausgeliefert. Dies markiert einen bedeutenden Durchbruch in diesem Bereich in China. Es bricht nicht nur die langjährige Monopolstellung ausländischer Hersteller, sondern überwindet auch die Messbegrenzungen chinesischer Ausrüstung für Wafer mit ultrahoher Wölbung und niedriger Reflektivität. Gleichzeitig unterstützt es die vollständige Parameterprüfung von gebondeten Wafern und SiC/GaAs-Verbindungshalbleitersubstraten.

Saiteng Co., Ltd.: Der Geschäft mit HBM-Prüfausrüstung wird kontinuierlich erweitert. Samsung ist ein wichtiger Kunde des Unternehmens. Frühere Massenbestellungen für HBM-Ausrüstung wurden ausgeliefert und werden nacheinander akzeptiert. Die eigenentwickelte Waferrandüberwachungsausrüstung RXW-1200 wurde erfolgreich an einen führenden chinesischen Halbleiter-FAB-Kunden ausgeliefert. Die Markteinführung in China und im Ausland wird gleichzeitig vorangetrieben.

Wuhan Jingce Electronics Co., Ltd.: Die kontrollierte Tochtergesellschaft und andere Tochtergesellschaften im Konsolidierungsumfang haben innerhalb von zwölf Monaten mit demselben Kunden Verkaufsverträge für Halbleiterprüfausrüstung im Gesamtbetrag von 433 Millionen Yuan unterzeichnet. Die Vertragsprodukte werden hauptsächlich in fortschrittlichen Speicher- und HBM (Hochbandbreitenspeicher)-Bereichen angewendet. Dies markiert eine weitere Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens auf dem Markt für High-End-Halbleiterprüfausrüstung.

Von der Kernherstellung bis zur Verkapselung und Prüfung haben chinesische Halbleiterausrüstungsunternehmen die Fähigkeit zur Ausrüstungszufuhr für die gesamte HBM-Industriechain aufgebaut. Mit den kontinuierlichen Durchbrüchen chinesischer Ausrüstung in Bezug auf technologische Reife und Kundenvalidierung wird die Anschaffungskosten von chinesischen HBM-Chipherstellern weiter gesenkt und der Industrialisierungsprozess chinesischer HBM-Chips beschleunigt. Dies bietet eine Schlüsselstütze für die Eigenständigkeit und Kontrollierbarkeit der chinesischen KI-Rechenleistung-Industriechain.

Aktuell haben chinesische Halbleiterausrüstungshersteller in den HBM-Bereich einen wichtigen Durchbruch von 0 auf 1 erzielt. Gleichzeitig sollte man sich aber auch klar darüber sein, dass es immer noch Unterschiede zwischen chinesischer Ausrüstung und dem internationalen Spitzenstand in Bezug auf Prozess