电子行业：3DIC续写摩尔定律，助推算力攀越AI之巅

请务必阅读正文后的声明及说明 [Table_Info1] 电子 [Table_Date] 发布时间：2024-07-09 [Table_Invest] 优于大势 上次评级: 优于大势 [Table_PicQuote] 历史收益率曲线 [Table_Trend] 涨跌幅（%） 1M 3M 12M 绝对收益 5% 5% -12% 相对收益 8% 7% -2% [Table_Market] 行业数据 成分股数量（只） 482 总市值（亿） 59561 流通市值（亿） 29226 市盈率（倍） 53.6 市净率（倍） 2.25 成分股总营收（亿） 29113 成分股总净利润（亿） 1343 成分股资产负债率（%） 46 [Table_Report] 相关报告 《存储芯片行业：景气度进入上行通道，国内厂商未来可期》 --20240524 《做大海思，实现中国半导体全产业自主可控》 --20240403 《厚积薄发辟新径，光学与先进封装迎量变到质变元年》 --20240222 [Table_Author] 证券分析师：李玖 执业证书编号：S0550522030001 17796350403 lijiu1@nesc.cn [Table_Title] 证券研究报告 / 行业深度报告 3D IC 续写摩尔定律，助推算力攀越 AI 之巅 报告摘要： [Table_Summary] AI 时代的矛盾点：算力需求快速增长，单个 die 的晶体管数量增长受限。AI 时代下，模型参数量越大，训练模型所用的数据越多，训练模型的计算量越大，对应模型的性能越好。因此常用 Scaling Law 来表征算力需求的规模。据华为测算，未来大模型算力需求将维持每 6 个月翻一番的趋势直到 2030 年，也即是维持每年翻 4 倍的高速增长。而作为算力的供给方，单个 die 的晶体管数量增加愈发困难。随着芯片制程的提升，晶体管密度的复合增速越来越慢，并将在 3nm 之后降为个位数。与此同时，芯片面积受到 reticle limit 的影响，单个 die 的面积不能超过 858mm2，因此单个 AI die 的晶体管数量增速显著放缓。在摩尔定律和 Scaling Law 冲突的背景下，如何继续提升芯片的算力成为各大厂商发展的重点。 摩尔定律趋缓，3D IC 打开芯片垂直堆叠之路。作为延续摩尔定律的重要方式，3D IC 是一种新型的集成电路技术，它将多个芯片堆叠在一起，通过垂直通孔实现互连，减小芯片间互连长度的同时提升互连信号的传输速度。与传统的二维封装相比，3D IC 具有更高的封装密度、更低的功耗和更高的性能。据 Yole 数据，2022 年全球 2.5D/3D 封装市场规模约为 90.13 亿美元，预计 2022-2028 年的复合增长率将达到 20.1%，2028 年全球 2.5D/3D 封装市场规模将达到 270.32 亿美元。2022 年全球 2.5D/3D封装出货量达到 45.08 亿，预计 2022-2028 年的复合增长率将达到 15.3%，2028 年全球 2.5D/3D 封装出货量将达到 105.78 亿。 海外大厂竞相布局，逻辑/存储皆有应用。目前台积电的 3D SoIC 工艺平台是推进缩小尺寸和提高性能的异构芯片集成领域的关键技术，同时也是目前唯一大规模量产的 3D 封装技术，具有超高密度垂直堆叠的高性能、低功率和最小的 RLC（电阻电感电容）。英特尔的 Foveros 工艺，通过高密度、高带宽和低功耗的互连方式，将多个制程工艺制造的芯粒组合成复合芯片。三星 X-Cube 技术通过 3D 集成大幅降低大型单片芯片的良率风险，以更低的成本实现更高系统性能，同时保持高带宽和低功耗，被其誉为“超越摩尔定律”的技术路线。当前，3D IC 技术已经应用于3D NAND、3D V-Cache、HBM 等领域，未来随着芯片集成度的进一步提升，3D DRAM、3D Logic 芯片也将快速发展。 我们认为，3D IC 具有四大机遇与挑战：高精度深孔刻蚀、高芯片平整度、芯片散热以及高精准对位。随着摩尔定律趋缓，3D IC 重要性愈发显著，有望带动前述四大领域中相关产业链快速发展，建议重点关注刻蚀、CMP、键合、芯片散热等环节。 风险提示：行业竞争加剧，新产品研发进度、盈利预测与估值不及预期 [Table_CompanyFinance] 重点公司主要财务数据 重点公司 现价 EPS PE 评级 2023 2024E 2025E 2023 2024E 2025E 盛美上海 88.89 2.09 2.73 3.50 42.53 32.56 25.40 增持 拓荆科技 114.82 3.52 4.70 5.77 32.62 24.43 19.90 买入 长电科技 33.11 0.82 1.72 2.06 40.38 19.25 16.07 买入 赛腾股份 74.47 3.43 3.85 4.41 21.71 19.34 16.89 增持 中微公司 141.9 2.88 3.27 4.37 49.27 43.39 32.47 增持 -40%-30%-20%-10%0%10%2023/7 2023/10 2024/12024/4电子沪深300 请务必阅读正文后的声明及说明 2 / 36 [Table_PageTop] 电子/行业深度 目 录 1. AI 时代的矛盾：Moore's Law v.s. Scaling Law .............................................. 4 1.1. AI 新时代，算力需求爆发式增长 .......................................................................................... 4 1.2. 摩尔定律趋缓，芯片单位面积的算力提升困难 ................................................................... 5 2. 摩尔定律趋缓，3D IC 延续芯片垂直堆叠之路 ............................................... 7 2.1. 3D IC：垂直堆叠，续写摩尔定律 ......................................................................................... 7 2.2. 3D IC 关键技术，助力芯片纵向高密度互连 ........................................................................ 9 2.2.1. TSV：打开芯片纵向延伸之路 .............................................................