Samsung Electronics Impulsiona Mudança Estrutural na Próxima Geração de HBM… Regista Patente Inovadora para Elevado Empilhamento

Foi confirmado que a Samsung Electronics registou uma nova patente destinada a resolver os problemas de fiabilidade dos pacotes de memória de alta largura de banda (HBM). Com a aproximação da era do elevado empilhamento do HBM4E e HBM5, a empresa está a inovar a estrutura do "dummy die" que protege os dies de memória, prosseguindo tanto a estabilidade estrutural como a estabilidade do rendimento. De acordo com a patente de empacotamento HBM divulgada no dia 28, a Samsung Electronics desenvolveu uma tecnologia que maquina o lado do dummy die mais superior da pilha numa estrutura escalonada de três patamares mais curva. É um método que pode melhorar eficazmente os problemas de delaminação, fissuração e empenamento dos chips que ocorrem comummente em HBM de elevado empilhamento.

O HBM é uma estrutura na qual vários dies de memória são empilhados verticalmente sobre um die de base, com um dummy die mais superior colocado sobre eles. O dummy die coloca a altura total do pacote dentro da especificação e desempenha funções de proteção mecânica e dissipação de calor. No entanto, à medida que o número de camadas empilhadas subiu para além de 12 para 16 ou mais, a fiabilidade do dummy die mais superior emergiu como uma variável chave para o rendimento e estabilidade a longo prazo. Tipicamente, a passagem de 8 para 12 camadas reduz o rendimento em 10 a 20 pontos percentuais, e à medida que se aproxima das 16 camadas, cai mais abruptamente, descendo para a faixa dos 40 a 60 por cento. Aqui, melhorar a estrutura do dummy die aborda o problema do empenamento e o problema da incompatibilidade de expansão térmica, que estão entre as causas importantes da diminuição do rendimento.

A Samsung Electronics emprega um processo de "corte de ranhura profunda" para o dummy die. O corte de ranhura profunda é um processo de corte de alta precisão que separa chips (dies) esculpindo ranhuras profundas na bolacha, uma técnica que forma ranhuras mais profundas e precisas do que o corte convencional com lâmina comum (corte mecânico). A sua vantagem é que é baseado em laser e minimiza os danos na estrutura cristalina do semicondutor.

Esta estrutura é concebida em forma de pirâmide invertida, na qual a superfície inferior (superfície de ligação) do dummy die mais superior é mantida estreita enquanto a superfície superior se alarga. Os lados são divididos em primeiro, segundo e terceiro lados, caracterizados por uma estrutura descontínua na qual 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 um lado vertical simples convencional. Além disso, ao formar previamente uma trincheira (Tr) na região de não ligação (NBR), o design resolve o problema dos detritos gerados durante o processo de corte contaminarem a interface de ligação. Isto, por sua vez, fortalece a fiabilidade da ligação por fusão.

É também notável do ponto de vista da gestão térmica. 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 micrómetros, permitindo que a eficiência da transferência de calor seja mantida ao nível existente. Está também incluído um design de superfície saliente modificado que minimiza o volume da camada de moldagem (EMC), aumentando a possibilidade de melhorar efetivamente o percurso de transferência de calor.

A Samsung Electronics parece disposta a ligar esta tecnologia com tecnologias existentes de empacotamento HBM, como a ligação híbrida e o HPB (Heat Path Block), para fortalecer a competitividade abrangente em fiabilidade e expandir a sua quota de mercado de HBM.

Um responsável da indústria explicou que, em HBM de elevado empilhamento de 12 camadas ou mais, o empenamento do dummy die mais superior é de facto uma variável chave com grande impacto no rendimento, acrescentando que parece ser uma tecnologia virada para o futuro visando o HBM5 de 16 camadas ou mais.