Samsung Electronics просуває структурні зміни для HBM наступного покоління... подає новий патент для високошарової відповіді

Підтверджено, що Samsung Electronics подав новий патент, спрямований на вирішення проблем надійності пакетів пам'яті з високою пропускною здатністю (HBM). Оскільки наближається ера високошарових HBM4E та HBM5, компанія впроваджує інновації в структурі "фіктивного кристала" (dummy die), який захищає кристали пам'яті, прагнучи досягти як структурної стабільності, так і стабільності виходу придатних. Згідно з патентом на упаковку HBM, оприлюдненим 28 числа, Samsung Electronics розробив технологію, яка обробляє бічну сторону верхнього фіктивного кристала в стеку, формуючи трирівневу ступінчасту структуру з вигнутою поверхнею. Це метод, який може ефективно покращити проблеми розшарування, розтріскування та викривлення кристалів, які часто виникають у високошарових HBM.

HBM — це структура, в якій кілька кристалів пам'яті вертикально складені поверх базового кристала, а зверху над ними розташований фіктивний кристал. Фіктивний кристал приводить загальну висоту пакета до специфікації та виконує функції механічного захисту та тепловідведення. Однак, коли кількість шарів перевищила 12 до 16 і більше, надійність верхнього фіктивного кристала стала ключовою змінною для виходу придатних і довгострокової стабільності. Як правило, перехід від 8 до 12 шарів знижує вихід придатних на 10-20 процентних пунктів, а при наближенні до 16 шарів він падає ще різкіше, знижуючись до діапазону 40-60%. Тут покращення структури фіктивного кристала вирішує проблему викривлення та проблему невідповідності теплового розширення, які є одними з важливих причин зниження виходу придатних.

Samsung Electronics використовує процес "глибокого пазового різання" (deep groove sawing) для фіктивного кристала. Глибоке пазове різання — це високоточний процес різання, який відокремлює кристали (dies) шляхом вирізання глибоких пазів у пластині. Це техніка, яка формує глибші та точніші пази, ніж звичайне різання лезом (механічне різання). Його перевага полягає в тому, що воно базується на лазері та мінімізує пошкодження напівпровідникової кристалічної структури.

Ця структура розроблена у формі перевернутої піраміди, в якій нижня поверхня (поверхня з'єднання) верхнього фіктивного кристала залишається вузькою, тоді як верхня поверхня розширюється. Бічні сторони розділені на першу, другу та третю сторони, характеризуючись розривною структурою, в якій нахил різко змінюється в кожній точці з'єднання, разом з опуклою вигнутою поверхнею в напрямку до верху. В результаті очікується значне покращення механічної міцності порівняно зі звичайною простою вертикальною стороною. Крім того, завдяки попередньому формуванню траншеї (Tr) в області без з'єднання (NBR), конструкція вирішує проблему забруднення інтерфейсу з'єднання частинками, які утворюються під час процесу різання. Це, у свою чергу, підвищує надійність злиття (fusion bonding).

Це також примітно з точки зору управління теплом. Патент точно визначає вертикальну відстань між нижньою поверхнею ізоляційного шару з'єднання та горизонтальною поверхнею продовження на рівні від 1 до 10 мікрометрів, що дозволяє підтримувати ефективність теплопередачі на існуючому рівні. Також включено модифіковану конструкцію виступаючої поверхні, яка мінімізує об'єм формувального шару (EMC), що підвищує ймовірність фактичного покращення шляху теплопередачі.

Samsung Electronics, схоже, має намір поєднати цю технологію з існуючими технологіями упаковки HBM, такими як гібридне з'єднання (hybrid bonding) та HPB (Heat Path Block), щоб посилити комплексну конкурентоспроможність у надійності та розширити свою частку на ринку HBM.

Галузевий чиновник пояснив, що у високошарових HBM з 12 шарами або більше викривлення верхнього фіктивного кристала насправді є ключовою змінною, яка має значний вплив на вихід придатних, додавши, що це, схоже, перспективна технологія, націлена на HBM5 з 16 шарами або більше.