Changement dans la technologie d'encapsulation HBM : Samsung et SK Hynix reportent tous deux l'introduction du bonding hybride HBM.

Samsung Electronics et SK Hynix réexaminent le calendrier d'introduction de la technologie de liaison hybride (hybrid bonding) dans le domaine de la mémoire à large bande passante (HBM). Avec l'assouplissement progressif des normes d'épaisseur des HBM et l'émergence de solutions alternatives aux problèmes de dissipation thermique, cette technologie d'encapsulation de nouvelle génération, pourtant très prometteuse, a vu son adoption commerciale repoussée à plusieurs reprises.

Selon un rapport du média technologique sud-coréen ZDNet Korea lundi, les observateurs du secteur indiquent que le déploiement complet de la liaison hybride dans les HBM de prochaine génération pourrait être plus tardif que prévu. Les deux sociétés prévoyaient initialement d'introduire cette technologie au plus tôt sur les HBM4 (sixième génération), mais ont finalement conservé la solution traditionnelle de thermocompression (TC bonding).

Actuellement, l'industrie prévoit que l'introduction de la liaison hybride pourrait être repoussée aux HBM4E à 16 couches (septième génération), tandis que certains initiés estiment que le calendrier réel pourrait encore être retardé.

Ce changement a un impact direct sur la chaîne d'approvisionnement des HBM et les fabricants d'équipements d'encapsulation associés. Le report de la liaison hybride signifie une prolongation du cycle de vie du procédé TC bonding actuel, et le rythme des dépenses d'investissement liées aux équipements et matériaux de liaison hybride sera également ajusté en conséquence.

Assouplissement des normes d'épaisseur, affaiblissement de l'avantage clé de la liaison hybride

Le principal avantage de la liaison hybride est qu'elle ne nécessite pas de structure à bosses (bump) et peut connecter directement les fils de cuivre de chaque couche de DRAM, ce qui facilite la réduction de l'épaisseur globale du HBM et améliore les performances de dissipation thermique et l'efficacité énergétique. Cependant, l'urgence commerciale de ces avantages diminue.

Les normes d'épaisseur du secteur des HBM ont montré une tendance à l'assouplissement progressif. L'épaisseur standard des HBM était de 720 micromètres pour les HBM3E (cinquième génération), et est passée à 775 micromètres pour les HBM4, principalement en raison de l'augmentation du nombre de couches empilées de 8/12 à 12/16. Il est rapporté que l'organisme de normalisation semi-conducteur international JEDEC discute actuellement de l'assouplissement supplémentaire de la limite d'épaisseur des produits à 20 couches comme les HBM5, de 900 micromètres à environ 1000 micromètres. Une fois la contrainte d'épaisseur assouplie, l'espacement entre les couches de DRAM n'a pas besoin d'être comprimé à l'extrême, et la pression technique subie par le TC bonding sera également réduite.

Parallèlement, le calendrier de la demande des clients clés tels que NVIDIA pour les HBM à haute pile a également été repoussé. Un initié du secteur de la mémoire, désigné A, a déclaré : "Pour l'instant, les discussions entre les clients et les fabricants de mémoire concernant les HBM à 16 couches ne sont pas actives. Actuellement, même dans les HBM4E, les produits à 12 couches continueront probablement à dominer."

Des solutions alternatives de refroidissement émergent, les deux sociétés explorent d'autres voies

L'amélioration des performances thermiques est un autre argument de vente majeur de la liaison hybride : l'élimination du matériau de remplissage inférieur à faible conductivité thermique contribue à améliorer les caractéristiques thermiques des HBM. Cependant, Samsung Electronics et SK Hynix ont développé séparément des technologies alternatives de refroidissement qui ne dépendent pas de la liaison hybride.

Le cœur des solutions des deux sociétés consiste à intégrer un dispositif de refroidissement indépendant supplémentaire à côté de la puce centrale du HBM. Samsung Electronics l'a nommé Heat Path Block (HPB), tandis que SK Hynix l'appelle iHBM (ICE HBM). Les deux sociétés testent actuellement l'application de ces technologies sur les HBM5.

Un initié de l'industrie de l'encapsulation a déclaré : "La configuration d'un dispositif de refroidissement à côté de la puce centrale du HBM n'est pas techniquement difficile, et sa commercialisation ne devrait pas rencontrer d'obstacles. Du point de vue des sociétés de mémoire, il s'agit d'une option stable."

Le goulot d'étranglement de la densité d'E/S pourrait devenir le moteur ultime de la liaison hybride

Bien que le calendrier d'introduction à court terme ait été repoussé, les travaux de R&D sur la liaison hybride de Samsung Electronics et SK Hynix devraient se poursuivre. La force motrice provient de la demande explosive de densité d'E/S dans le chemin d'évolution à long terme des HBM.

Les HBM4 ont doublé le nombre d'E/S de 1024 pour les HBM3E à 2048, réduisant ainsi considérablement l'espacement interne des HBM. Le TC bonding provoque une diffusion latérale lors de la fusion des bosses et est considéré par l'industrie comme incapable de supporter une densité d'E/S plus élevée. Un initié de l'encapsulation, désigné C, a souligné : "À moyen et long terme, l'industrie discute de doubler à nouveau le nombre d'E/S à 4096 à partir des HBM5E. À ce moment-là, l'espacement des E/S sera extrêmement serré, et la liaison hybride deviendra une option nécessaire."

Cela signifie que la technologie de liaison hybride n'est pas abandonnée, mais simplement retardée — sa véritable fenêtre commerciale pourrait se rouvrir avec le franchissement critique de la densité d'E/S dans l'évolution des générations de HBM.

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