Samsung dan SK Mempertimbangkan Waktu Adopsi Hybrid Bonding untuk HBM

Samsung Electronics dan SK Hynix semakin memperdalam pertimbangan tentang kapan akan mengadopsi teknologi hybrid bonding untuk mewujudkan memori bandwidth tinggi (HBM) generasi berikutnya.

Penyebabnya adalah berkurangnya kebutuhan akan keunggulan utama teknologi tersebut, yaitu "pengurangan ketebalan" dan "peningkatan kinerja pembuangan panas." Di dalam industri, ada pandangan bahwa kebutuhan untuk mengadopsi hybrid bonding akan muncul kembali ketika jumlah I/O (terminal input-output) di HBM melonjak.

Menurut industri pada tanggal 6, ada pengamatan bahwa titik di mana hybrid bonding diterapkan sepenuhnya pada HBM generasi berikutnya mungkin tertunda dibandingkan ekspektasi. Meskipun sebelumnya ada perkiraan bahwa teknologi hybrid bonding dapat diterapkan mulai dari HBM4 (generasi keenam HBM), hal ini tidak terwujud karena faktor-faktor seperti kesulitan teknis.

Perusahaan memori utama termasuk Samsung Electronics dan SK Hynix telah melanjutkan penelitian dan pengembangan (R&D) untuk menerapkan hybrid bonding, teknologi pengemasan generasi berikutnya, ke HBM. Teknologi pengikatan yang saat ini digunakan dalam produksi massal HBM adalah pengikatan kompresi termal (TC). Ini adalah struktur di mana tonjolan halus yang disebut bump dan material pengisi bawah yang berfungsi sebagai penyangga ditempatkan di antara DRAM dan DRAM, kemudian disatukan menggunakan panas dan tekanan.

Hybrid bonding menghubungkan langsung kabel tembaga dari setiap DRAM. Karena tidak menggunakan bump, ini memudahkan pengurangan ketebalan keseluruhan HBM dan dapat meningkatkan karakteristik pembuangan panas dan efisiensi daya. I/O (terminal input-output) yang berfungsi sebagai jalur transmisi data di dalam HBM juga dapat dihubungkan dengan kepadatan lebih tinggi.

Awalnya, Samsung Electronics dan SK Hynix diperkirakan akan menerapkan teknologi hybrid bonding paling cepat pada HBM4 (generasi keenam HBM), tetapi mereka malah menerapkan pengikatan TC konvensional. Sekarang ada perkiraan bahwa teknologi ini mungkin diadopsi mulai dari HBM4E 16 lapis (generasi ketujuh HBM). Titik penerapan yang diharapkan telah mundur.

HBM Generasi Berikutnya Melihat Berkurangnya Kebutuhan Pengurangan Ketebalan

Di dalam industri, ada juga pengamatan bahwa waktu adopsi hybrid bonding bisa mundur lebih jauh. Penyebabnya adalah menurunnya kebutuhan akan keunggulan hybrid bonding, yaitu pengurangan ketebalan HBM dan peningkatan karakteristik panas.

Dalam kasus ketebalan HBM, standar industri secara bertahap dilonggarkan. Standar HBM awalnya adalah 720 mikrometer ketebalan hingga HBM3E (generasi kelima HBM), tetapi dinaikkan menjadi 775 mikrometer dengan kedatangan HBM4. Pendorong utamanya adalah jumlah DRAM yang ditumpuk di HBM4 naik dari sebelumnya 8 lapis dan 12 lapis menjadi 12 lapis dan 16 lapis.

Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) diketahui sedang membahas rencana untuk melonggarkan ketebalan HBM generasi berikutnya yang menumpuk 20 lapis, seperti HBM5, dari 900 mikrometer hingga maksimum sekitar 1.000 mikrometer. Jika standar ketebalan dilonggarkan, jarak antar DRAM tidak harus dikurangi secara ekstrem, yang dapat meringankan beban pada teknologi pengikatan.

Fakta bahwa permintaan untuk HBM bertumpuk tinggi dari pelanggan utama seperti Nvidia sedang mundur juga merupakan variabel.

Seorang pejabat industri memori, A, menjelaskan bahwa "diskusi tentang HBM 16 lapis antara pelanggan dan produsen memori saat ini tidak berlangsung secara aktif," menambahkan bahwa "untuk saat ini, ada kemungkinan kuat bahwa produk 12 lapis akan tetap menjadi andalan bahkan di HBM4E."

Samsung dan SK Meningkatkan Pembuangan Panas HBM Dengan Perangkat Terpisah, Akan Diterapkan Mulai HBM5

Hybrid bonding juga menguntungkan untuk meningkatkan karakteristik panas HBM karena menghilangkan material pengisi bawah, yang memiliki konduktivitas termal rendah.

Namun, Samsung Electronics dan SK Hynix baru-baru ini menciptakan teknologi yang dapat meningkatkan karakteristik panas HBM dengan cara yang berbeda. Intinya adalah menempatkan perangkat terpisah yang membuang panas di samping HBM. Samsung Electronics menyebutnya Heat Path Block (HPB), sementara SK Hynix menyebutnya iHBM (ICE HBM). Kedua perusahaan sedang menguji teknologi tersebut untuk penerapan di HBM5.

Pejabat industri pengemasan B mengatakan bahwa "mengimplementasikan perangkat pembuangan panas dan menempatkannya di samping inti die HBM secara teknis tidak terlalu sulit, sehingga seharusnya tidak ada hambatan untuk komersialisasi," dan bahwa "dari sudut pandang perusahaan memori, ini adalah opsi yang stabil."

"R&D Hybrid Bonding Akan Berlanjut"

Meskipun demikian, Samsung Electronics dan SK Hynix diperkirakan akan melanjutkan R&D hybrid bonding mereka. Ini karena penerapan hybrid bonding menjadi menguntungkan jika jumlah I/O meningkat dan kepadatan membaik di HBM generasi berikutnya.

Sebagai contoh, HBM4 diimplementasikan dengan 2.048 I/O, dua kali lipat dari generasi sebelumnya HBM3E. Dalam kasus ini, jarak di dalam HBM harus dipersempit secara signifikan. Pengikatan TC dinilai mengalami kesulitan dalam mengimplementasikan I/O lebih lanjut setelah titik ini, karena bump menyebar ke samping saat meleleh.

Pejabat industri pengemasan C menyatakan bahwa "dalam jangka menengah hingga panjang, ada diskusi bahwa jumlah I/O akan berlipat ganda lagi menjadi 4.096 mulai dari HBM5E," dan bahwa "dalam kasus ini, jarak I/O sangat sempit, sehingga hybrid bonding perlu diterapkan."