Изменения в технологии упаковки HBM: Samsung и SK Hynix откладывают внедрение гибридного соединения HBM

Samsung Electronics и SK Hynix пересматривают сроки внедрения технологии гибридного соединения (hybrid bonding) в сфере высокоскоростной памяти HBM. По мере того как стандарты толщины HBM постепенно смягчаются, а для проблем с теплоотводом появляются альтернативные решения, коммерциализация этой многообещающей технологии следующего поколения последовательно откладывается.

Согласно сообщению южнокорейского технологического издания ZDNet Korea в понедельник, эксперты отрасли отмечают, что срок полномасштабного внедрения технологии гибридного соединения в следующем поколении HBM может оказаться более поздним, чем предполагалось ранее. Обе компании изначально планировали внедрить эту технологию уже в HBM4 (шестое поколение HBM), но в итоге продолжили использовать традиционное термокомпрессионное соединение (TC-соединение).

В настоящее время отрасль прогнозирует, что внедрение гибридного соединения может быть отложено до 16-слойной HBM4E (седьмое поколение HBM), хотя некоторые участники отрасли считают, что реальные сроки могут быть еще более отдаленными.

Эти изменения напрямую влияют на цепочку поставок HBM и производителей оборудования для корпусирования. Отсрочка внедрения гибридного соединения означает продление жизненного цикла существующего процесса TC-соединения, а также корректировку темпов капитальных затрат на оборудование и материалы для гибридного соединения.

Смягчение стандартов толщины ослабляет ключевое преимущество гибридного соединения

Основное преимущество технологии гибридного соединения заключается в том, что она не требует структуры контактных выступов (bump) и позволяет напрямую соединять медные провода каждого слоя DRAM, что упрощает сжатие общей толщины HBM, а также улучшает теплоотвод и энергоэффективность. Однако срочность этих преимуществ на рынке снижается.

Стандарты толщины HBM постепенно смягчаются. Толщина HBM по стандарту для HBM3E (пятое поколение) составляла 720 микрометров, а для HBM4 она была увеличена до 775 микрометров, главным образом из-за увеличения количества слоев с 8 и 12 до 12 и 16. Сообщается, что международная организация по стандартизации полупроводников JEDEC в настоящее время обсуждает дальнейшее смягчение ограничения по толщине для продуктов с 20 слоями, таких как HBM5, с 900 микрометров до примерно 1000 микрометров. Как только ограничения по толщине ослабнут, межслойное расстояние DRAM не нужно будет сжимать до предела, что также снизит технологическое давление на TC-соединение.

В то же время графики потребности ключевых клиентов, таких как NVIDIA, в HBM с высоким количеством слоев также смещаются. Один участник отрасли производства памяти (А) отметил: «В настоящее время обсуждения между клиентами и производителями памяти по поводу 16-слойного HBM не очень активны. На данный момент даже в HBM4E продукция с 12 слоями, скорее всего, будет продолжать доминировать».

Появление альтернативных решений для теплоотвода, компании идут другим путем

Улучшение теплоотвода — еще одно важное преимущество гибридного соединения: удаление подложки с низкой теплопроводностью (underfill) способствует улучшению тепловых характеристик HBM. Однако Samsung Electronics и SK Hynix уже разработали альтернативные технологии теплоотвода, не требующие гибридного соединения.

Основной подход обеих компаний заключается в интеграции дополнительного отдельного радиатора рядом с основным чипом HBM. Samsung Electronics назвала это модулем теплового пути (Heat Path Block, HPB), а SK Hynix — iHBM (ICE HBM). В настоящее время обе компании тестируют применение этих технологий для HBM5.

Один участник отрасли корпусирования отметил: «Размещение радиатора рядом с основным чипом HBM технически несложно, коммерциализация не должна вызывать препятствий. С точки зрения компаний-производителей памяти, это стабильный выбор».

Узкое место в плотности ввода-вывода может стать конечным драйвером гибридного соединения

Несмотря на отсрочку краткосрочного внедрения, ожидается, что исследовательские работы Samsung Electronics и SK Hynix по гибридному соединению продолжатся. Драйвером является взрывной рост потребностей в плотности ввода-вывода (I/O) в долгосрочной эволюции HBM.

HBM4 уже удвоил количество I/O с 1024 (в HBM3E) до 2048, что значительно сузило внутренний шаг HBM. При TC-соединении во время плавления контактных выступов происходит боковое расширение, которое, по мнению отрасли, затрудняет реализацию I/O с более высокой плотностью. Участник отрасли корпусирования (C) отметил: «В среднесрочной и долгосрочной перспективе в отрасли обсуждается повторное удвоение количества I/O до 4096, начиная с HBM5E. В этом случае шаг I/O будет крайне плотным, и гибридное соединение станет необходимым вариантом».

Это означает, что технология гибридного соединения не отменяется, а лишь откладывается — ее реальное коммерческое окно может вновь открыться по мере достижения критического порога плотности I/O в ходе поколений HBM.

Предупреждение о рисках и отказ от ответственности

        Рынок несет риски, инвестиции требуют осторожности. Данная статья не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией и не учитывает особые инвестиционные цели, финансовое положение или потребности отдельных пользователей. Пользователи должны учитывать, соответствуют ли какие-либо мнения, взгляды или выводы в данной статье их конкретной ситуации. Ответственность за инвестиции на основе данной статьи лежит на самом пользователе.