A Samsung Electronics Impulsiona Mudança Estrutural na Próxima Geração de HBM… Registra Patente Inovadora para Resposta a Alto Empilhamento

Foi confirmado que a Samsung Electronics registrou uma nova patente para solucionar os problemas de confiabilidade dos pacotes de memória de alta largura de banda (HBM). Com a aproximação da era de alto empilhamento do HBM4E e HBM5, a empresa está inovando a estrutura do "dummy die" que protege os dies de memória, buscando tanto estabilidade estrutural quanto estabilidade de rendimento. De acordo com a patente de empacotamento HBM divulgada no dia 28, a Samsung Electronics desenvolveu uma tecnologia que usina a lateral do dummy die superior no empilhamento em uma estrutura de três camadas escalonadas com superfície curva. É um método que pode melhorar efetivamente os problemas de delaminação, rachadura e empenamento do chip, comuns em HBM de alto empilhamento.
O HBM é uma estrutura na qual vários dies de memória são empilhados verticalmente sobre um die base, com um dummy die posicionado no topo. O dummy die ajusta a altura total do pacote às especificações e desempenha funções de proteção mecânica e dissipação de calor. No entanto, à medida que o número de camadas empilhadas ultrapassou 12 para 16 ou mais, a confiabilidade do dummy die superior tornou-se uma variável chave para o rendimento e a estabilidade a longo prazo. Normalmente, a transição de 8 para 12 camadas reduz o rendimento em 10 a 20 pontos percentuais, e ao chegar a 16 camadas, essa queda se intensifica, atingindo a faixa de 40 a 60 por cento. Nesse contexto, melhorar a estrutura do dummy die aborda o problema de empenamento e o problema de incompatibilidade de expansão térmica, que estão entre as causas importantes da queda de rendimento.
A Samsung Electronics emprega um processo de "corte de ranhura profunda" (deep groove sawing) para o dummy die. O corte de ranhura profunda é um processo de corte de alta precisão que separa os chips (dies) esculpindo ranhuras profundas no wafer, uma técnica que forma ranhuras mais profundas e precisas do que o corte convencional com lâmina (serra mecânica). Sua vantagem é ser baseado em laser e minimizar danos à estrutura cristalina do semicondutor.
Esta estrutura é projetada em forma de pirâmide invertida, na qual a superfície inferior (superfície de ligação) do dummy die superior é mantida estreita enquanto a superfície superior se alarga. As laterais são divididas em primeiro, segundo e terceiro lados, caracterizadas por uma estrutura descontínua em que a inclinação muda abruptamente em cada ponto de conexão, juntamente com uma superfície curva convexa em direção ao topo. Como resultado, espera-se que a resistência mecânica melhore substancialmente em comparação com uma lateral vertical simples convencional. Além disso, ao formar uma trincheira (Tr) antecipadamente na região não ligada (NBR), o design resolve o problema de detritos gerados durante o processo de corte contaminarem a interface de ligação. Isso, por sua vez, fortalece a confiabilidade da fusão da ligação.
Também é notável do ponto de vista do gerenciamento térmico. A patente projeta precisamente a distância vertical entre a superfície inferior da camada de isolamento de ligação e a superfície de extensão horizontal para ser de 1 a 10 micrômetros, permitindo que a eficiência de transferência de calor seja mantida no nível existente. Um design modificado de superfície saliente que minimiza o volume da camada de moldagem (EMC) também está incluído, aumentando a possibilidade de realmente melhorar o caminho de transferência de calor.
A Samsung Electronics parece estar pronta para vincular essa tecnologia com tecnologias existentes de empacotamento HBM, como hibrid bonding e HPB (Heat Path Block), para fortalecer a competitividade geral de confiabilidade e expandir sua participação no mercado de HBM.
Um especialista do setor explicou que, em HBM de alto empilhamento com 12 camadas ou mais, o empenamento do dummy die superior é, de fato, uma variável chave com grande impacto no rendimento, acrescentando que parece ser uma tecnologia voltada para o futuro, visando o HBM5 de 16 camadas ou mais.