Samsung Electronics продвигает структурные изменения в HBM нового поколения… Запатентовала инновационное решение для высокой этажности стека

Подтверждено, что Samsung Electronics подала новый патент, направленный на решение проблем надежности пакетов памяти с высокой пропускной способностью (HBM). С приближением эпохи высокой этажности HBM4E и HBM5 компания внедряет инновации в структуру «фиктивного кристалла» (dummy die), защищающего кристаллы памяти, добиваясь как структурной стабильности, так и стабильности выхода годных. Согласно патенту на упаковку HBM, раскрытому 28-го числа, Samsung Electronics разработала технологию обработки боковой стороны верхнего фиктивного кристалла в стеке в виде трехъярусной ступенчатой структуры с изогнутой поверхностью. Это метод, который позволяет эффективно уменьшить проблемы расслаивания кристаллов, растрескивания и коробления, часто возникающие в HBM с высокой этажностью.

HBM представляет собой структуру, в которой несколько кристаллов памяти вертикально уложены поверх базового кристалла, а сверху размещен верхний фиктивный кристалл. Фиктивный кристалл приводит общую высоту пакета к спецификации и выполняет функции механической защиты и отвода тепла. Однако по мере увеличения числа слоев стека с 12 до 16 и более надежность верхнего фиктивного кристалла стала ключевым фактором для выхода годных и долгосрочной стабильности. Обычно переход с 8 на 12 слоев снижает выход годных на 10–20 процентных пунктов, а при приближении к 16 слоям падение становится еще более резким, доходя до 40–60 процентов. Здесь улучшение структуры фиктивного кристалла решает проблему коробления и проблему несоответствия теплового расширения, которые являются одними из важных причин снижения выхода годных.

Samsung Electronics использует процесс «глубокой прорезки канавок» (deep groove sawing) для фиктивного кристалла. Глубокая прорезка канавок — это высокоточный процесс резки, который разделяет чипы (кристаллы) путем вырезания глубоких канавок на пластине, что позволяет формировать более глубокие и точные канавки по сравнению с обычной механической резкой. Его преимущество в том, что он основан на лазере и минимизирует повреждение кристаллической структуры полупроводника.

Эта структура имеет форму перевернутой пирамиды, в которой нижняя поверхность (поверхность соединения) верхнего фиктивного кристалла остается узкой, а верхняя поверхность расширяется. Боковые стороны разделены на первую, вторую и третью стороны, характеризуясь прерывистой структурой, в которой угол наклона резко меняется в каждой точке соединения, а также выпуклой изогнутой поверхностью в верхней части. В результате ожидается существенное улучшение механической прочности по сравнению с обычной простой вертикальной боковой стороной. Кроме того, путем предварительного формирования канавки (Tr) в несвязывающей области (NBR) конструкция решает проблему загрязнения интерфейса соединения частицами, образующимися в процессе резки. Это, в свою очередь, повышает надежность fusion bonding.

Это также примечательно с точки зрения управления теплом. Патент точно задает вертикальное расстояние между нижней поверхностью изолирующего слоя соединения и горизонтальной поверхностью расширения в пределах от 1 до 10 микрометров, что позволяет поддерживать эффективность теплопередачи на существующем уровне. Также включена модифицированная конструкция выступающей поверхности, которая минимизирует объем формующего слоя (EMC), что повышает вероятность фактического улучшения пути передачи тепла.

Похоже, что Samsung Electronics намерена связать эту технологию с существующими технологиями упаковки HBM, такими как hybrid bonding и HPB (Heat Path Block), чтобы укрепить общую конкурентоспособность в области надежности и расширить свою долю рынка HBM.

Отраслевой эксперт пояснил, что в HBM с высокой этажностью, насчитывающей 12 и более слоев, коробление верхнего фиктивного кристалла на самом деле является ключевым фактором, оказывающим существенное влияние на выход годных, добавив, что это, по-видимому, перспективная технология, нацеленная на HBM5 с 16 и более слоями.