記憶體缺貨恐延續至2030年後！？HBM搶產能、基底晶粒外包，台積電迎來第二波AI紅利

記憶體產業進入超級景氣循環，這已是市場公認的事實。至於好景氣會好到何時，有人提出至少到2028年，有的甚至說2030年前都會持續缺貨。

擴廠跟不上需求　記憶體缺貨到2030年後

記憶體缺貨到底會持續到何時？造成大缺貨的理由又是什麼？最近我做了一些整理，有一些新的想法，可以與大家分享。

此外，AI引爆HBM記憶體需求大爆發，如今更已外溢到台積電，關鍵在於台積電掌握了將邏輯晶片與HBM包在一起的CoWoS先進封裝技術與產能，這件事與台灣產業界密切相關，也值得在此分享。

首先，最近我聽前明星基金經理人、鈞弘資本董事長沈萬鈞的演講，他提到記憶體缺貨會持續很多年，而且可能到2030年後，缺貨都無法解決，他的理由是，只要看GPU、CPU等晶片的發展，四年後功能會提升四倍，只要GPU及CPU功能提升四倍，配合的記憶體（DRAM，FLASH）需求也會增四倍，但目前記憶體廠商的擴廠，未來四年並沒有增加四倍，因此供不應求的情況仍會持續。

他說，在產能增加的部分，只看一下各家公司新建產能擴建速度就能發現，三星、SK海力士或美光，未來四年頂多增加兩倍產能，至於中國大陸（長鑫、長江）供應量可能多一點，但就算增加三倍，仍然是嚴重不足，供需失衡情況將會持續。

沈萬鈞畢業於清大電機及紐約市立大學柏魯克分校（Baruch College, CUNY）財金研究所碩士，任職過台積電，曾掌管超過300億元台幣的龐大資金，擁有18年以上法人操盤經驗、累計榮獲18座台灣基金金鑽獎肯定，因此他在分析半導體與電子產業時，經常提出很犀利的觀點。

他提出以GPU、CPU在計算及處理資料時，要讓資料在記憶體中進出與吞吐，因此會不斷地使用到記憶體。因此，以GPU及CPU未來四年的進步速度來看，記憶體未來會缺貨，這是很具體明確的角度，我覺得相當有見地。

不過，若要再仔細分析，我覺得這個邏輯方法，結論是對的，但推論過程中有三個地方，需要做一些修正。

記憶體缺貨核心原因：HBM排擠傳統DRAM產能

第一個問題是，沈萬鈞說，四年後GPU功能提升四倍，但若依輝達的路線圖，單顆GPU的FP4（4位元浮點數，4-bit Floating Point）效能約三年成長5倍，是從20成長到100 petaflops（每秒千兆次浮點運算），整櫃系統則號稱14倍。因此，沈萬鈞說的四倍反而是低估，當然這以更強化他缺貨會持續的結論。

其次，若GPU功能提升四倍，記憶體需求就增四倍，這個等比例假設，有點太過簡化、並不精確。GPU的運算效能提升，和它需要搭配的記憶體容量與頻寬，並不是「一比一等比例」的線性關係。有時候運算力提升四倍，需要的記憶體頻寬可能提升更多，（因為「餵飽」更強的運算核心需要更高的資料吞吐，這就是為什麼HBM的頻寬需求成長得比容量更兇）。

所以「運算力四倍→記憶體四倍」這個精確的「四倍對四倍」，是一個直覺上的類比，而非嚴謹的技術關係。真實的需求成長，要看的是「HBM的頻寬與堆疊層數」、「每台AI伺服器搭配的記憶體容量」這些更細的指標，而這些的成長幅度不一定剛好是四倍。

第三個問題，也是更重要的是，它漏掉了真正讓記憶體「缺很久」的核心原因，而這個原因比「擴廠不夠」更結構性。這個說法把原因簡化成「需求增太多、擴廠增太少」的單純數量問題。實際上，記憶體緊缺的真正關鍵，是說法中沒提到的機制，因為HBM會排擠掉傳統DRAM的產能。

這一點是理解整件事的關鍵。因為重點在於，生產HBM比生產傳統DRAM「吃掉多得多的產能」。美光公司曾經指出，HBM和DDR5的晶圓產能轉換比約是「3比1」，也就是說，每生產1單位的HBM，要佔用掉原本能生產3單位傳統 DRAM的產能。另一個說法是「生產一個bit的HBM，等於排擠掉好幾個bit的傳統DRAM產出」。

至於為何HBM會比生產傳統 DRAM吃掉更多的產能？簡單說，HBM之所以吃掉更多產能，是因為它本質上是把很多顆DRAM晶片疊起來，目前主流的HBM 一個堆疊就疊了8層、12層，下一代HBM4甚至要疊到16層。所以，根本來說，HBM本來就是「一疊DRAM」，用的晶片數量就是好幾倍。

要把那麼多層DRAM疊起來、還要讓它們之間能高速傳輸資料，靠的是一種叫TSV（Through-Silicon Via，矽穿孔）的技術，簡單說，就是在每一層晶片上「打出數千個垂直的微小孔洞」，灌入銅，讓上下層晶片能透過這些銅柱直接垂直連通，這道TSV製程是傳統DRAM完全不需要的「額外工序」，而且極其精密、昂貴、耗時。

而且，HBM的堆疊是串連的，想像要疊12層晶片，只要其中任何一層有瑕疵、或堆疊時對位稍有偏差、或TSV連接出問題，整個HBM立方體就可能報廢。

其次，HBM裡用的DRAM晶粒，不是隨便的DRAM，而是針對高頻寬特別設計的，它們需要更多的對外接腳（I/O）、更複雜的電路，所以單顆晶粒的面積通常比一般DRAM更大。晶粒越大，同一片晶圓能切出來的晶粒數就越少。

HBM做好之後，還要透過先進封裝（例如台積電的CoWoS），和GPU（如輝達的晶片）整合在一起。所以HBM的生產，不只吃掉「DRAM的晶圓產能」，還連帶吃掉「先進封裝的產能」——而先進封裝本身就是我們前面談過的、比製程更稀缺的瓶頸。這等於是「雙重佔用」了兩塊都很緊的產能。

因此，總結來說，HBM的生產過程，牽涉到先進封裝與複雜工藝等議題。它不只要用掉更多的DRAM晶片本身，還要經過額外的、良率較低的堆疊，並用極複雜的工藝封裝在一起，兩者相乘，就吃掉了遠超過傳統DRAM的產能，把這些加起來,就成為「3比1」甚至更高的產能排擠。

三大記憶體廠基底晶粒生產　開始流向台積電

至於我提到的第二個議題，也就是HBM記憶體需求大爆發，如今已經外溢到台積電，搭配HBM記憶體的基底晶粒（Base Die）陸續交給台積電代工，而這件事也和先進封裝CoWoS有密切相關，我再來仔細說明。

先說明一下，過去大家談到HBM記憶體這個火熱的話題，通常只和三星、SK海力士及美光有關，至於中國長鑫儲存目前才剛切入，但台灣記憶體廠商沒有這項技術，業者主要受惠的是HBM排擠到傳統DDR DRAM形成明顯漲價，因此營收獲利都大增。所以，過去談HBM，聽起來都與台灣沒什麼關係。

不過，近來記憶體行業，已明顯出現一個趨勢，各家HBM大廠的記憶體基底晶粒，過去比較偏向自己做，但在HBM4、HBM4e後，陸續交給台積電代工，這個趨勢目前看起來相當明顯。

記憶體基底晶粒（Base Die，亦常稱作Logic Die或Buffer Die）的作用，主要是應用於高頻寬記憶體（HBM）與3D堆疊記憶體架構中，位居整個記憶體顆粒堆疊的最底層，扮演著連接主晶片（GPU/CPU）與上層DRAM晶粒之間的關鍵溝通橋樑與指揮中心。

那麼，為何HBM記憶體搭配的基底晶粒，趨勢上會逐漸走向台積電？

主要有兩個原因，一是製程門檻提高，因為基底晶粒已從12奈米推進到5奈米、4奈米，HBM5可能用到3奈米。記憶體廠的強項是DRAM，邏輯製程不是本業，自己做越來越吃力。

另外一個更重要的原因是整合效率。由於基底晶粒和GPU（輝達或超微委託台積電生產）、CoWoS都在台積電手上，從設計、驗證、製造到封裝都在同一個生產體系內，良率和時程比較好掌握。

因此，若關注一下目前三大記憶體廠基底晶粒的生產情況，就可以發現有流向台積電的情況。例如三星目前HBM4e用的是自家4奈米生產的基底晶粒，但未來客製化HBM4e則採雙軌，客戶可以選三星自製或台積電代工，其中台積電用的是3奈米技術，目前已有客戶選擇「台積電基底晶粒＋三星DRAM」的組合。

至於SK海力士部分，早先曾自行生產基底晶粒，但從HBM4開始把基底晶粒交給台積電代工，先是以12奈米製程。至於HBM4e的基底晶粒，則將改用台積電3奈米生產。

至於日前有傳出從HBM4e起，SK海力士也評估把部分訂單轉給英特爾，以分散對台積電的依賴並提高議價能力，但SK海力士回應部分報導不實。不過，SK海力士也強調，未來它的封裝路線，會同時支援英特爾EMIB和台積電CoWoS。

SK海力士毛利率受影響　三星雙軌策略反映現實情況

至於美光HBM4基底晶粒也是自行研發，但也表明下一代HBM4E會與台積電合作製造。

HBM的基底晶粒訂單流到台積電，台積電當然是最大的受益者，因為，據了解，SK海力士HBM4使用的台積電基底晶粒，成本是DRAM核心晶粒的3到4倍，對台積電來說是單價很高的先進製程訂單。

其次，HBM的控制邏輯一旦在台積電手上，它在整個AI晶片供應鏈的地位會更穩固。

至於與台積電合作的記憶體大廠，目前HBM市占最高的SK海力士，本來就與台積電維持密切合作關係，再加上本身沒有夠強的邏輯製程能力，因此直接用台積電先進製程生產基底晶粒，也進一步強化和台積電、輝達聯盟的緊密合作關係。

當然，SK海力士因為基底晶粒成本上升，有可能付出部分毛利受壓、議價力減弱的代價，會侵蝕部分HBM的毛利率，這正是它考慮引進英特爾的原因。不過，目前HBM毛利仍然很高，遠比台積電還高，SK海力士不致於受太大影響。

至於三星電子，可能是最矛盾的一方，因為它是唯一擁有自家代工的記憶體廠，可以提供一條龍服務，這本來是它的差異化優勢。但如今若被迫轉向台積電，等於放棄這項優勢，自家晶圓代工也會少了一個重要的內部客戶。

因此，三星電子祭出的雙軌策略，反映的是現實情況，當客戶想要台積電，三星就給客戶選擇，先接單再說。畢竟三星電子的邏輯代工仍然差台積電一段距離，加上CoWoS又要仰賴台積電，識時務者為俊傑，這很符合三星的作風。

至於美光HBM4的基底晶粒自己做，HBM4e才轉向台積電，跟進得最晚，讓它可以觀察前兩家的經驗，因此轉換的包袱也最小。而且，美光是美系企業，向來與台積電及輝達合作密切，未來三家公司的合作聯盟關係將更緊密。

在研究台積電取得記憶體三大廠的HBM基底晶粒訂單時，剛好看到凱基投顧最近出了一份報告，就提到客製化基底晶粒訂單增加，是台積電明年漲價與擴充3奈米製程的關鍵原因。

凱基投顧這份報告，維持對台積電「增加持股」的評等，目標價3200元，相當於2027年下半年至2028年上半年平均每股盈餘的20倍，報告強調台積電依舊是半導體領域的首選個股。

HBM4e基底晶粒訂單大增　台積電積極擴充N3產能

這份報告有幾個重點，第一，在HBM4基底晶粒的新需求與CPU需求強勁的驅動下，2027年所有先進製程價格都將調漲，預估先進封裝與成熟製程的價格可能分別調漲10-15%及3-5%。

第二，隨輝達Rubin晶片量產爬升、強勁AI ASIC需求及代理人AI帶來的CPU與網通晶片需求升溫下，凱基投顧預期2027年台積電N3（3奈米）產能將維持吃緊，產能利用率120%以上，並預期在台灣、美國與日本廠產能開出下，2026-28年底N3月產能可達16/20/22萬片。

第三，也是其中最大的重點，凱基投顧預估，HBM4e客製化基底晶粒將為N3需求挹注新動能，日前台積電宣布將再加碼擴產N3三座廠，由於目前N3產能已達過往單一製程節點的甜蜜點，約每月15萬片晶圓，持續的積極擴張在單一製程是過去罕見的。

凱基認為，由於原本N3的兩大客戶，也就是蘋果與輝達，都將於2028年改採N2（蘋果）及A16（輝達）製程，因此凱基認為，台積電積極擴充N3產能的背後原因，應該是HBM4e客製化基底晶粒訂單大幅增加的結果。

凱基投顧假設，若GPU出貨量達1千萬顆且皆採用HBM4e，則所需的N3晶圓可能高達55-60萬片，換算單月需求量為4.5-5萬片，相當於台積電N3產能的20-25%。此外，預估2027-28年AI ASIC與CPU需求將維持強勁，故即使台積電進一步擴充產能，至2028年底前N3的產能利用率仍維持在高檔。

因此，總結來看，HBM記憶體供不應求與漲價效應，受惠的不只是三星、SK海力士及美光，台積電也因客製化基底晶粒訂單爆發，不只產能更供不應求，3奈米晶圓代工產能也大幅增加，這可能是大家意料之外的事。