Samsung Electronics Mendorong Perubahan Struktural HBM Generasi Berikutnya… Mengajukan Paten Baru untuk Respons Tumpukan Tinggi

Samsung Electronics telah dikonfirmasi mengajukan paten baru yang bertujuan untuk memecahkan masalah keandalan paket memori bandwidth tinggi (HBM). Seiring dengan mendekatnya era tumpukan tinggi HBM4E dan HBM5, perusahaan berinovasi pada struktur "dummy die" yang melindungi memory die, mengejar stabilitas struktural dan stabilitas hasil produksi. Menurut paten pengemasan HBM yang diungkapkan pada tanggal 28, Samsung Electronics telah mengembangkan teknologi yang mengolah sisi dummy die paling atas dalam tumpukan menjadi struktur tiga tingkat berundak plus melengkung. Ini adalah metode yang dapat secara efektif meningkatkan masalah delaminasi chip, retak, dan warpage yang umum terjadi pada HBM tumpukan tinggi.
HBM adalah struktur di mana beberapa memory die ditumpuk secara vertikal di atas base die, dengan dummy die paling atas ditempatkan di atasnya. Dummy die membawa tinggi keseluruhan paket sesuai spesifikasi dan melakukan peran perlindungan mekanis dan pembuangan panas. Namun, seiring dengan meningkatnya jumlah lapisan yang ditumpuk melampaui 12 menjadi 16 atau lebih, keandalan dummy die paling atas telah muncul sebagai variabel kunci untuk hasil produksi dan stabilitas jangka panjang. Biasanya, perpindahan dari 8 ke 12 lapisan memotong hasil produksi sebesar 10 hingga 20 poin persentase, dan saat menuju 16 lapisan, hasil produksi turun lebih tajam, turun ke kisaran 40 hingga 60 persen. Di sini, meningkatkan struktur dummy die mengatasi masalah warpage dan masalah ketidakcocokan ekspansi termal, yang merupakan salah satu penyebab penting penurunan hasil produksi.
Samsung Electronics menggunakan proses "deep groove sawing" untuk dummy die. Deep groove sawing adalah proses pemotongan presisi tinggi yang memisahkan chip (die) dengan mengukir alur dalam ke wafer, suatu teknik yang membentuk alur yang lebih dalam dan lebih presisi daripada pemotongan bilah biasa konvensional (pemotongan mekanis). Keuntungannya adalah berbasis laser dan meminimalkan kerusakan pada struktur kristal semikonduktor.
Struktur ini dirancang dalam bentuk piramida terbalik, di mana permukaan bawah (permukaan ikatan) dari dummy die paling atas dijaga sempit sementara permukaan atas melebar. Sisi-sisinya dibagi menjadi sisi pertama, kedua, dan ketiga, ditandai dengan struktur terputus-putus di mana kemiringan berubah secara tiba-tiba pada setiap titik sambungan, bersama dengan permukaan melengkung cembung ke arah atas. Akibatnya, kekuatan mekanis diharapkan meningkat secara substansial dibandingkan dengan sisi vertikal sederhana konvensional. Selain itu, dengan membentuk parit (Tr) terlebih dahulu di daerah non-ikatan (NBR), desain menyelesaikan masalah kontaminasi antarmuka ikatan oleh serpihan yang dihasilkan selama proses pemotongan. Ini pada gilirannya memperkuat keandalan fusion bonding.
Ini juga perlu diperhatikan dari sudut pandang manajemen panas. Paten secara tepat merancang jarak vertikal antara permukaan bawah lapisan isolasi ikatan dan permukaan ekstensi horizontal menjadi 1 hingga 10 mikrometer, memungkinkan efisiensi transfer panas dipertahankan pada tingkat yang ada. Desain permukaan menonjol yang dimodifikasi yang meminimalkan volume lapisan cetakan (EMC) juga disertakan, meningkatkan kemungkinan benar-benar meningkatkan jalur transfer panas.
Samsung Electronics tampaknya akan menghubungkan teknologi ini dengan teknologi pengemasan HBM yang ada seperti hybrid bonding dan HPB (Heat Path Block) untuk memperkuat daya saing keandalan yang komprehensif dan memperluas pangsa pasar HBM.
Seorang pejabat industri menjelaskan bahwa dalam HBM tumpukan tinggi dari 12 lapisan atau lebih, warpage dari dummy die paling atas sebenarnya adalah variabel kunci dengan dampak besar pada hasil produksi, menambahkan bahwa ini tampaknya merupakan teknologi berwawasan ke depan yang menargetkan HBM5 dari 16 lapisan atau lebih.