Samsung та SK зважують терміни впровадження гібридного з'єднання для HBM

Samsung Electronics та SK Hynix поглиблюють свої обговорення щодо того, коли впроваджувати технологію гібридного з'єднання для реалізації пам'яті наступного покоління з високою пропускною здатністю (HBM).
Причина полягає в тому, що потреба в ключових перевагах технології — "зменшенні товщини" та "покращенні тепловідведення" — зменшилася. В галузі існує думка, що необхідність впровадження гібридного з'єднання знову виникне, коли кількість I/O (вхідних/вихідних терміналів) у HBM стрімко зросте.
За даними галузі від 6-го числа, є спостереження, що момент повного застосування гібридного з'єднання до HBM наступного покоління може бути відкладено порівняно з очікуваннями. Хоча колись існували прогнози, що технологію гібридного з'єднання можна буде застосувати починаючи з HBM4 (шостого покоління HBM), цього не сталося через такі фактори, як технічна складність.
Провідні виробники пам'яті, зокрема Samsung Electronics та SK Hynix, продовжили дослідження та розробки (R&D) для застосування гібридного з'єднання, технології пакування наступного покоління, до HBM. Технологія з'єднання, яка зараз використовується в масовому виробництві HBM, — це термокомпресійне (TC) з'єднання. Це структура, в якій між DRAM і DRAM розміщуються дрібні виступи, звані бампами, та андерфіл матеріал, що слугує опорою, після чого вони з'єднуються за допомогою тепла та тиску.
Гібридне з'єднання безпосередньо з'єднує мідні провідники кожного DRAM. Оскільки воно не використовує бампи, це полегшує зменшення загальної товщини HBM і може покращити характеристики тепловідведення та енергоефективність. I/O (вхідні/вихідні термінали), які слугують шляхами передачі даних всередині HBM, також можна з'єднати з вищою щільністю.
Спочатку очікувалося, що Samsung Electronics та SK Hynix застосують технологію гібридного з'єднання вже в HBM4 (шостому поколінні HBM), але натомість вони застосували звичайне TC з'єднання. Тепер є прогнози, що воно може бути впроваджене починаючи з 16-шарового HBM4E (сьомого покоління HBM). Очікуваний момент застосування було відкладено.
HBM наступного покоління: зменшення потреби в зниженні товщини
В галузі також є спостереження, що терміни впровадження гібридного з'єднання можуть бути відкладені ще далі. Причина в тому, що необхідність у перевагах гібридного з'єднання, а саме зменшенні товщини HBM та покращенні теплових характеристик, знижується.
У випадку з товщиною HBM галузевий стандарт поступово пом'якшується. Спочатку стандарт HBM становив 720 мікрометрів товщини до HBM3E (п'ятого покоління HBM), але з появою HBM4 він був підвищений до 775 мікрометрів. Основною причиною стало збільшення кількості шарів DRAM у HBM4 з попередніх 8 та 12 шарів до 12 та 16 шарів.
Відомо, що Об'єднана інженерна рада з електронних пристроїв (JEDEC) обговорює план пом'якшення товщини HBM наступного покоління з 20 шарами, такого як HBM5, з 900 мікрометрів до максимум приблизно 1000 мікрометрів. Якщо стандарт товщини буде пом'якшено, проміжок між DRAM не доведеться зменшувати до краю, що може полегшити навантаження на технологію з'єднання.
Той факт, що попит на високошарні HBM з боку ключових клієнтів, таких як Nvidia, відкладається, також є змінною.
Один чиновник галузі пам'яті, А, пояснив, що "обговорення 16-шарового HBM між клієнтами та виробниками пам'яті наразі активно не ведуться", додавши, що "на даний момент існує велика ймовірність, що 12-шарові продукти залишаться основними навіть у HBM4E."
Samsung та SK покращують тепловідведення HBM окремим пристроєм, яке буде застосовано з HBM5
Гібридне з'єднання також вигідне для покращення теплових характеристик HBM, оскільки воно усуває андерфіл матеріал, який має низьку теплопровідність.
Однак Samsung Electronics та SK Hynix нещодавно розробили технологію, яка дозволяє покращити теплові характеристики HBM іншим способом. Суть її полягає в розміщенні окремого пристрою, що розсіює тепло, поруч з HBM. Samsung Electronics називає це Heat Path Block (HPB), а SK Hynix — iHBM (ICE HBM). Обидві компанії тестують технологію для застосування в HBM5.
Чиновник пакувальної галузі Б сказав, що "впровадження пристрою тепловідведення та розміщення його поруч з основним кристалом HBM технічно не дуже складне, тому перешкод для комерціалізації не повинно бути" і що "з точки зору виробників пам'яті, це стабільний варіант."
"R&D гібридного з'єднання продовжиться"
Незважаючи на це, очікується, що Samsung Electronics та SK Hynix продовжать свої R&D гібридного з'єднання. Це тому, що застосування гібридного з'єднання стає вигідним, якщо кількість I/O збільшується і щільність покращується в HBM наступного покоління.
Наприклад, HBM4 було реалізовано з 2048 I/O, що вдвічі більше, ніж у попереднього покоління HBM3E. У цьому випадку проміжок всередині HBM потрібно значно звузити. TC з'єднання оцінюється як таке, що має труднощі з реалізацією подальших I/O понад цю точку, оскільки бампи розтікаються в сторони під час плавлення.
Чиновник пакувальної галузі С заявив, що "в середньо- та довгостроковій перспективі обговорюється, що кількість I/O знову подвоїться до 4096, починаючи з HBM5E" і що "в цьому випадку проміжок I/O дуже вузький, тому потрібно буде застосовувати гібридне з'єднання."