三星和SK权衡HBM混合键合技术采用时机

三星电子和SK海力士正深入讨论何时采用混合键合技术来实现下一代高带宽存储器（HBM）。
原因是该技术关键优势“减薄”和“增强散热性能”的需求已经减弱。行业内有人认为，一旦HBM中I/O（输入输出端子）数量激增，采用混合键合的必要性将再次出现。
据业界6日消息，有观察指出混合键合全面应用于下一代HBM的时间点可能晚于预期。尽管曾有预测称混合键合技术可能从HBM4（第六代HBM）开始应用，但由于技术难度等因素，这一预期并未实现。
包括三星电子和SK海力士在内的主要内存公司一直在研发（R&D）将下一代封装技术混合键合应用于HBM。目前HBM量产中使用的键合技术是热压（TC）键合。其结构是在DRAM与DRAM之间放置称为凸点的微小突起和起支撑作用的底部填充材料，然后通过热和压力进行连接。
混合键合直接连接每个DRAM的铜布线。由于不使用凸点，更容易减小HBM的整体厚度，并可改善散热特性和能效。HBM内部作为数据传输通路的I/O（输入输出端子）也可以更高密度地连接。
最初，三星电子和SK海力士预计最早在HBM4（第六代HBM）上应用混合键合技术，但实际采用了传统的TC键合。现在有预测称可能从16层HBM4E（第七代HBM）开始采用。预期应用时间点已被推迟。
下一代HBM对减薄需求降低
业内也有观察认为混合键合采用时间可能进一步推迟。原因是混合键合的优势——即减小HBM厚度和改善热特性——的必要性正在下降。
以HBM厚度为例，行业标准正在逐步放宽。HBM标准原本在HBM3E（第五代HBM）之前为720微米厚度，但到HBM4时提高至775微米。主要驱动因素是HBM4中堆叠的DRAM层数从之前的8层和12层增加到12层和16层。
联合电子设备工程委员会（JEDEC）据悉正在讨论将堆叠20层的下一代HBM（如HBM5）厚度标准从900微米放宽至最高约1000微米。如果厚度标准放宽，DRAM之间的间距不必极致缩小，从而减轻键合技术的压力。
关键客户如英伟达对高堆叠HBM的需求推迟也是一个变量。
一位内存行业官员A解释说：“客户与内存制造商之间关于16层HBM的讨论目前并不活跃，”并补充道，“目前来看，即使在HBM4E中，12层产品仍很可能保持主流地位。”
三星和SK通过独立装置改善HBM散热，将从HBM5开始应用
混合键合还有利于改善HBM热特性，因为它去除了导热性差的底部填充材料。
然而，三星电子和SK海力士近期开发了另一种改善HBM热特性的技术。其核心是在HBM旁边放置一个独立的散热装置。三星电子称之为散热路径块（HPB），SK海力士称之为iHBM（ICE HBM）。两家公司正在测试将该技术应用于HBM5。
封装行业官员B表示：“实现一个散热装置并将其放在HBM核心裸片旁边在技术上并不非常困难，因此商业化应无障碍，”并指出，“从内存公司角度看，这是一个稳定的选择。”
“混合键合研发将继续”
即便如此，三星电子和SK海力士预计将继续进行混合键合研发。这是因为在下一代HBM中，如果I/O数量增加且密度提高，采用混合键合将变得有利。
例如，HBM4实现了2048个I/O，是上一代HBM3E的两倍。在这种情况下，HBM内部的间距必须大幅缩小。TC键合被认为难以在此之后实现更多I/O，因为凸点在熔化时会向侧面扩散。
封装行业官员C表示：“中长期来看，有讨论称从HBM5E开始I/O数量将再次翻倍至4096，”并说，“在这种情况下，I/O间距非常窄，因此需要应用混合键合。”