Samsung e SK Avaliam o Momento da Adoção da Ligação Híbrida para HBM

A Samsung Electronics e a SK Hynix estão aprofundando suas deliberações sobre quando adotar a tecnologia de ligação híbrida para realizar a memória de alta largura de banda (HBM) de próxima geração.
A razão é que a necessidade dos principais pontos fortes da tecnologia, "redução de espessura" e "desempenho de dissipação de calor aprimorado", diminuiu. Dentro da indústria, há uma visão de que a necessidade de adotar a ligação híbrida ressurgirá quando o número de I/O (terminais de entrada e saída) no HBM explodir.
De acordo com a indústria no dia 6, há observações de que o ponto em que a ligação híbrida é totalmente aplicada ao HBM de próxima geração pode ser atrasado em relação às expectativas. Embora houvesse previsões de que a tecnologia de ligação híbrida poderia ser aplicada a partir do HBM4 (a sexta geração do HBM), isso não se concretizou devido a fatores como dificuldade técnica.
Grandes empresas de memória, incluindo Samsung Electronics e SK Hynix, continuaram a pesquisa e desenvolvimento (P&D) para aplicar a ligação híbrida, uma tecnologia de empacotamento de próxima geração, ao HBM. A tecnologia de ligação atualmente usada na produção em massa de HBM é a ligação por compressão térmica (TC). É uma estrutura na qual pequenas protuberâncias chamadas bumps e um material de underfill que serve como suporte são colocados entre DRAM e DRAM, e depois unidos usando calor e pressão.
A ligação híbrida une diretamente a fiação de cobre de cada DRAM. Como não usa bumps, torna mais fácil reduzir a espessura geral do HBM e pode melhorar as características de dissipação de calor e a eficiência energética. Os I/O (terminais de entrada e saída) que servem como caminhos de transmissão de dados dentro do HBM também podem ser conectados em maior densidade.
Inicialmente, esperava-se que a Samsung Electronics e a SK Hynix aplicassem a tecnologia de ligação híbrida já no HBM4 (a sexta geração do HBM), mas aplicaram a ligação TC convencional. Agora há previsões de que ela possa ser adotada a partir do HBM4E de 16 camadas (a sétima geração do HBM). O ponto esperado de aplicação foi adiado.
HBM de Próxima Geração Vê Necessidade Reduzida de Redução de Espessura
Dentro da indústria, também há observações de que o momento da adoção da ligação híbrida pode ser adiado ainda mais. A razão é que a necessidade das vantagens da ligação híbrida, nomeadamente a redução da espessura do HBM e a melhoria das características térmicas, está diminuindo.
No caso da espessura do HBM, o padrão da indústria está sendo gradualmente relaxado. O padrão HBM era originalmente de 720 micrômetros de espessura até o HBM3E (a quinta geração do HBM), mas foi elevado para 775 micrômetros com a chegada do HBM4. O principal impulsionador foi que o número de DRAM empilhadas no HBM4 aumentou das anteriores 8 camadas e 12 camadas para 12 camadas e 16 camadas.
O Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) é conhecido por estar discutindo um plano para relaxar a espessura do HBM de próxima geração que empilha 20 camadas, como o HBM5, de 900 micrômetros até um máximo de cerca de 1.000 micrômetros. Se o padrão de espessura for relaxado, o espaçamento entre as DRAM não precisa ser reduzido ao extremo, o que pode aliviar a carga sobre a tecnologia de ligação.
O fato de que a demanda por HBM de alta pilha de clientes chave como a Nvidia está sendo adiada também é uma variável.
Um funcionário da indústria de memória, A, explicou que "as discussões sobre o HBM de 16 camadas entre clientes e fabricantes de memória não estão ocorrendo ativamente no momento", acrescentando que "por enquanto, há uma forte possibilidade de que produtos de 12 camadas continuem sendo a principal opção mesmo no HBM4E."
Samsung e SK Melhoram a Dissipação de Calor do HBM com um Dispositivo Separado, a Ser Aplicado a Partir do HBM5
A ligação híbrida também é vantajosa para melhorar as características térmicas do HBM porque remove o material de underfill, que tem baixa condutividade térmica.
No entanto, a Samsung Electronics e a SK Hynix conceberam recentemente uma tecnologia que pode melhorar as características térmicas do HBM de uma forma diferente. O núcleo dela é colocar um dispositivo separado que dissipa calor ao lado do HBM. A Samsung Electronics chama isso de Heat Path Block (HPB), enquanto a SK Hynix chama de iHBM (ICE HBM). Ambas as empresas estão testando a tecnologia para aplicação no HBM5.
O funcionário da indústria de empacotamento B disse que "implementar um dispositivo de dissipação de calor e colocá-lo ao lado do die central do HBM não é tecnicamente muito difícil, então não deve haver obstáculos para a comercialização", e que "do ponto de vista das empresas de memória, é uma opção estável."
P&D em Ligação Híbrida Continuará
Mesmo assim, espera-se que a Samsung Electronics e a SK Hynix continuem seu P&D em ligação híbrida. Isso porque aplicar a ligação híbrida se torna vantajoso se o número de I/O aumentar e a densidade melhorar no HBM de próxima geração.
Por exemplo, o HBM4 foi implementado com 2.048 I/O, o dobro da geração anterior HBM3E. Nesse caso, o espaçamento dentro do HBM deve ser reduzido consideravelmente. A ligação TC é avaliada como tendo dificuldade para implementar qualquer I/O adicional além deste ponto, porque os bumps se espalham lateralmente à medida que derretem.
O funcionário da indústria de empacotamento C afirmou que "a médio e longo prazo, há discussões de que o número de I/O dobrará novamente para 4.096 a partir do HBM5E", e que "neste caso, o espaçamento dos I/O é muito estreito, então a ligação híbrida precisará ser aplicada."