【编者按】
本文编译自SemiAnalysis，深入解码高带宽内存（HBM）的技术演进与产业变局。面对AI模型对内存容量与带宽的指数级需求，传统内存架构已构成严峻的"内存墙"。文章系统剖析HBM制造工艺的尖端突破（如TSV微孔、混合键合）、供应链权力博弈（三星困境、中国突围），并前瞻HBM4革命性变革——定制基础芯片将重构内存控制器、解锁"海岸线"带宽瓶颈，甚至实现内存内计算。通过揭示Nvidia、OpenAI等巨头的技术路线选择，本文为读者绘制了一幅穿透AI算力桎梏的技术突围地图。
除上文所述之外，我们还谈到硅通孔（TSV）布局具有专有性，基础晶粒设计需要适配这些TSV。如果内存厂商采取激进策略，他们可以通过收取授权费的方式公开TSV布局，以便其他厂商也能进行设计。这不仅会带来额外收入，还会提高使用定制化基础晶粒的成本，并且由于转换成本上升，将进一步强化供应商的锁定效应。当然，这种策略只有在所有参与者都采取相同行动、且不存在囚徒困境中的"背叛"行为时才会生效。
另一个影响是设计复杂度的攀升。未来几年的"标准"加速器至少需要三种不同晶粒或流片方案：计算晶粒、I/O芯粒和定制化HBM晶粒。随着多家HBM供应商的出现，每家内存厂商都需要独立的HBM基础晶粒流片来适配其TSV布局。这给超大规模ASIC项目带来了更大挑战。相较于当前单片系统级芯片（SOC）+标准HBM的架构模式，超大规模企业缺乏独立完成芯片设计、流片乃至量产的内部分资源。日益增加的复杂度只会让他们更加应接不暇，必须更多地依赖硅芯片设计合作伙伴的支持。
三星的困境与重返之路？
与另一家大型集成器件制造（IDM）企业英特尔类似，三星由于管理不善和文化腐化，在存储器和逻辑芯片多个领域节节败退。
三星在HBM领域的困境源于其薄弱的前端DRAM工艺和封装技术，导致成品率极低且终端产品性能表现更差。这正是三星产品无法满足英伟达等要求严苛客户需求的原因。尽管在HBM2E时代三星还保持着可观的市场份额，但其工艺缺陷在HBM3阶段开始显现，使得SK海力士凭借英伟达Hopper平台（正值AI革命黎明期）占据主导地位。三星最终虽通过了HBM3认证，但仅适用于英伟达H20产品。他们确实曾为AMD的MI300X产品提供技术支持——这是个技术门槛极高的客户。MI300X作为首款采用12层堆叠HBM的主流产品，三星曾是AMD选择的独家供应商。但这被证明是个重大失误：三星HBM正是导致GPU故障率（远高于行业平均水平）飙升的主因之一，也令AMD与其重要超大规模客户微软的合作关系出现裂痕。
到HBM3E阶段情况进一步恶化。三星的HBM3E基于其专为移动端设计的1a工艺节点，而竞争对手SK海力士和美光则采用更先进的1b工艺。由于节点设计缺陷——三星的3E产品在客户要求的散热范围内无法达到标定速度，导致性能差距持续扩大。相对于SK和美光不断扩大的性能优势，三星的市场份额进一步萎缩。AMD已将其HBM3E大部分订单转给美光。在三星原本占据重要份额的超大规模ASIC领域，客户正尽可能转向SK海力士。亚马逊Trainium2e接口是三星保留最多HBM3E份额的领域，因为亚马逊更愿意为降低成本牺牲性能。
三星并未放弃，存储器市场观察者正密切关注两个将影响HBM供需格局的因素。尽管多次未能通过英伟达HBM3E认证，三星仍在重新设计后继续尝试其12层堆叠HBM3E的认证，希望为Blackwell Ultra供货。近期市场传言对三星新一轮认证明显更乐观，甚至有消息称其已通过测试。但据我们了解，三星尚未完成全部认证流程。且英伟达今年HBM3E供应充足。虽然英伟达明年Blackwell仍需要3E 12层产品，但随着Rubin平台上市，这部分需求将快速转向HBM4。
三星还通过为平衡表上库存（为认证提前生产的产品）提供极低报价来吸引客户。
HBM4争夺战
经历HBM3E的失利后，三星正通过跃迁至1c DRAM节点对HBM4发起更大冲击，这是一步旨在缩小性能与良率差距的风险棋。相比之下，SK海力士和美光计划在HBM4阶段继续采用1b工艺。
试图激进超车竞争对手往往隐患重重（参见英特尔和三星代工业务），尤其当导致落后的系统性问题仍未解决时。如果1c节点继承了前代节点的某些根本性缺陷，三星可能再次受挫。但另一种可能是三星正在调整策略——将性能优先置于成本考量之上，这使业界期待HBM4能成为三星的新起点。
截至目前，我们了解到三星近期试生产晶圆的良率仍极低，表明现状尚未改善。与此同时，SK海力士的HBM4进展顺利，良率与同期前代产品持平。即便三星能重回HBM4赛道，根据送样、认证和制造周期测算，也要到2026年下半年才能为客户实现有意义供货。但若成真，这将是三大存储制造商首次重回供应格局，而三星大量因良率不足和需求匮乏而闲置的TSV产能也将被激活。
https://semianalysis.com/2025/08/12/scaling-the-memory-wall-the-rise-and-roadmap-of-hbm/
相关阅读
芯启未来，智创生态
