人工智能的火熱，除了推動GPU的大紅大紫外，HBM這幾年背后的重要存儲系統(tǒng)也沖上了輿論的漩渦。最近，SK Hynix和三星的表現(xiàn)和行動表明，HBM在未來取得了巨大的成就。

根據(jù)路透社的報道，HBM 當(dāng)前，芯片占據(jù)了通用內(nèi)存市場 去年的比例是15%， 8%。SK 海力士在 HBM 由于生成式式，市場占有最大的市場份額 AI 熱潮刺激正確 Nvidia GPU 這個市場的需求急劇增加。這是占據(jù) AI GPU 市場 80% 份額的 Nvidia 的 HBM3 唯一的內(nèi)存供應(yīng)商， 3 最新一代的量產(chǎn)月份開始量產(chǎn)。 HBM3E。在美光、三星等競爭供應(yīng)商的發(fā)展中， HBM 為了阻止商品 SK 主導(dǎo)市場的海力士。

而且圍繞HBM，廠商也各有各的招數(shù)。除對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行深度培育外，還圍繞未來的HBM。 4.悄悄吹響攻擊號角。另外，解釋一下，因為作者沒有找到更多關(guān)于HBM技術(shù)的介紹，所以本文沒有提到他在HBM技術(shù)上的前景和分享，希望大家能補充一下。

堅持MR的SK海力士-MUF

據(jù)SK 據(jù)hynix介紹，目前，封裝技術(shù)已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的“連接芯片電氣，保護芯片免受外界沖擊”的功能，但它已經(jīng)成為實現(xiàn)差異化產(chǎn)品特性的重要技術(shù)。HBMSK海力士采用硅通孔技術(shù)（TSV：Through Silicon Via）、在批量回流模制底部添加充充充充充（MR-MUF：Mass Reflow-Molded Underfill）作為核心技術(shù)，先進(jìn)的封裝工藝贏得了卓越的市場聲譽。

TSV技術(shù)在MR-MUF中很常見，批量回流焊接（MR）它是一種通過融化堆疊芯片之間的沉孔，使芯片相互連接的技術(shù)。在模塑底部添加充電（MUF）它是一種技術(shù)，可以在堆疊的芯片之間添加保護材料，從而提高耐久性和散熱性。使用MR-MUF，可以同時封裝多層 DRAM。

具體而言，從技術(shù)過程來看， DRAM 下面是連接芯片鉛基的“沉孔”。MR 該技術(shù)涉及加熱和熔化所有這些沉孔進(jìn)行焊接。連接完所有 DRAM 之后，下一步將被稱為 MUF 保護芯片的過程。注入具有優(yōu)異散熱性能的環(huán)氧密封膠，填充芯片間的縫隙，并將其封裝。接著通過加熱和加壓使零件變硬，從而完成。 HBM。

SK海力士將這個過程描述為“將熱量均勻地施加到烤箱中，并將所有芯片一次粘合，使其穩(wěn)定高效。

SK最近的一個博客 Hynix高管表示，SK海力士致力于開發(fā)‘代表性存儲產(chǎn)品’，以滿足客戶對性能、功能、尺寸、形狀和功能的差異化需求，以滿足AI時代的需要。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，公司正在推動TSV和MR-MUF的技術(shù)發(fā)展，這些技術(shù)在HBM性能中起著關(guān)鍵作用。

值得注意的是，雖然MR-MUF被廣泛使用，但我們必須承認(rèn)，MR-MUF 具有易翹曲、造成晶圓末端彎曲、空洞現(xiàn)象(即某些區(qū)域保護材料分布不均勻)也會對其進(jìn)行處理 MR-MUF 穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響等問題。但SK Hynix表示，與HBM開發(fā)初期相比，它們成功地減少了翹曲現(xiàn)象，目前我們正在開發(fā)技術(shù)來克服這個問題。下一步，選擇將聚焦于減少間隙。

SK Hynix高管強調(diào)，該公司旨在完成“超越HBM的封裝技術(shù)”任務(wù)。正如他所說，在短期內(nèi)，我們的主要目標(biāo)是擴大在韓國的生產(chǎn)能力，以滿足HBM市場的需求。同時，我們應(yīng)該充分利用世界各地的生產(chǎn)基地，實現(xiàn)利益最大化。從長遠(yuǎn)來看，我們的目標(biāo)是保證先進(jìn)的封裝技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新，就像MR-MUF技術(shù)目前是HBM的核心技術(shù)一樣。

此外，SK Hynix也致力于芯粒。（Chiplet）及混和鍵合（Hybrid bonding）為了支持半導(dǎo)體存儲器與邏輯芯片之間的異構(gòu)集成，促進(jìn)新型半導(dǎo)體的發(fā)展，等待下一代先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展。之中，Hybrid bonding也被認(rèn)為是HBM封裝的另一個新選擇。但是根據(jù)之前的計劃不同，SK海力士將在HBM為下一代做準(zhǔn)備。 四中繼續(xù)選用尖端封裝技術(shù)MR-MUF?；旌湘I合技術(shù)作為替代方案產(chǎn)生的預(yù)測，由于 HBM 放寬標(biāo)準(zhǔn)，慢慢介紹。

最近的一次技術(shù)會議上，SK Hynix分享說，下一代封裝技術(shù)正朝著存儲器、邏輯和控制器相結(jié)合的方向發(fā)展，比如2.5D，同時，SK海力士也使用這些技術(shù)。 HBM 更加穩(wěn)健。

談到HBM的未來，SK Hynix認(rèn)為，市場將更加系統(tǒng)化(Specialized)和定制化(Customized)為了滿足客戶的需求，商品。他強調(diào)，對于新一代HBM來說，卓越的性能是基本條件，同時必須具備滿足不同客戶特定需求、超越傳統(tǒng)存儲特性的優(yōu)勢。

此外，SK 早些時候，海力士公司還與臺積電合作 (TSMC) 簽署諒解備忘錄 (MoU)，與下一代合作開發(fā) HBM，并且通過先進(jìn)的封裝技術(shù)增強邏輯和 HBM 集成。

通過這一舉措，公司計劃繼續(xù)開發(fā) HBM4，即 HBM 第六代商品系列，預(yù)計將于 2026 2008年開始量產(chǎn)。

SK海力士表示，AI存儲領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者與臺積電的合作將為HBM技術(shù)帶來更多的創(chuàng)新。此次合作有望通過產(chǎn)品設(shè)計、代工和內(nèi)存提供商之間的三面合作，實現(xiàn)內(nèi)存性能的突破。

兩家公司將首先致力于升級安裝。 HBM 基本芯片性能封裝底部。HBM 制作方法是核心 DRAM 采用芯片堆疊 TSV(硅通孔)技術(shù)的基本芯片，并且使用 TSV 將 DRAM 在堆棧中，固定數(shù)量的層直接連接到 TSV 形成關(guān)鍵芯片 HBM 封裝。底部的基礎(chǔ)芯片連接到控制 HBM 的 GPU。

SK海力士使用專有技術(shù)制造高達(dá)HBM3E的基礎(chǔ)芯片，但為了將附加功能封裝在有限的空間內(nèi)，計劃在HBM4基礎(chǔ)芯片上選擇臺積電的先進(jìn)邏輯技術(shù)。這也有助于 SK 定制海力士生產(chǎn) HBM，滿足客戶對性能和效果的普遍需求。

同時，SK海力士和臺積電也同意與SK海力士的HBM和臺積電的CoWoS(基板上的晶圓芯片)技術(shù)進(jìn)行合作，以滿足常見客戶對HBM的需求。

SK 海力士總裁兼 AI Justinn基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)責(zé)人 Kim說:“我們希望與臺積電建立強大的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，以幫助我們加快與客戶的開放合作，開發(fā)行業(yè)內(nèi)最好的性能。 “HBM4?！薄巴ㄟ^這次合作，我們將進(jìn)一步鞏固作為整體人工智能內(nèi)存提供商的市場領(lǐng)導(dǎo)地位，通過增強定制內(nèi)存平臺領(lǐng)域的競爭力?！?/p>

多年來，臺積電和 SK 海力士建立了穩(wěn)定的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系。我們共同努力，整合最先進(jìn)的邏輯和最先進(jìn)的邏輯 HBM，提供世界領(lǐng)先的人工智能解決方案 。"臺積電的Kevin “展望下一代，Zhang?！?HBM4，我們相信，我們將繼續(xù)密切合作，為我們的共同客戶提供最佳的集成解決方案，創(chuàng)造新的人工智能創(chuàng)新。

三星考慮混合鍵合

和SK 不像Hynix，三星使用的TC在HBM封裝上是不同的。-NCF（thermal compression with non-conductive film），即非導(dǎo)電膜熱壓縮。

就技術(shù)而言，這是一種不同于MR-MUF的技術(shù)。每一次堆疊芯片時，都要在每一層之間放置一層不導(dǎo)電的粘合膜。這種薄膜是一種聚合物材料，用來保護芯片彼此絕緣，保護節(jié)點免受碰撞。隨著三星的發(fā)展，三星越來越少 NCF 材料厚度，將 12 層第五代 HBM3E 厚度降到 7 μm (μm)。該公司表示:“這種方法的優(yōu)點是可以隨著層數(shù)的增加和芯片厚度的減小而最大限度地減少翹曲，使其更適合構(gòu)建更高的堆棧?！?/p>

根據(jù)三星的介紹，TC NCF方法在堆疊更高層次方面具有優(yōu)勢。但是對這種技術(shù)來說，提高熱量和壓力是其成功的關(guān)鍵。所以據(jù)報道，為了進(jìn)一步提高其標(biāo)新，三星之前正在與設(shè)備制造商進(jìn)行討論。面臨SK海力士的競爭，三星電子在全公司范圍內(nèi)集中力量，并于2月宣布“Advanced TC-NCF”技術(shù)。這種技術(shù)可以減少 TC-NCF 過程中需要薄膜的厚度，進(jìn)而保證薄膜的厚度。 HBM 在增加半導(dǎo)體層數(shù)的同時非常高。

另外，有消息稱，三星的TC NCF的良率不如SK hynix，所以三星電子考慮在穿硅電極中引入MUF材料（TSV）工藝中。報告指出，三星還從日本購買了硬化(成型)設(shè)備，可使這類MUF變硬。補充一下，在第二代HBM之前，SK海力士也使用了NCFM。 ，但是從第三代(HBM22E）開始使用MUF(特別是MRF)-MUF）。分析人士甚至認(rèn)為，MUF是SK海力士能夠在HBM市場脫穎而出的原因，這就是為什么有消息稱三星也在尋找開發(fā)和引進(jìn)這項技術(shù)。一位熟悉三星情況的半導(dǎo)體行業(yè)高管表示，“據(jù)我所知，三星正在研究的。 MUF 材料和 SK 海力士的技術(shù)也不一樣。

之后，三星對此傳言并指出，該公司將繼續(xù)在TC工作。 在NCF上發(fā)力。三星甚至在日前的一個博客中分享了他們對未來的看法。

三星強調(diào)，當(dāng)被問及為什么公司目前的HBM如此與眾不同時，該公司正在AdvancedTCed中 NCF上的觀點是不可或缺的。三星方面繼續(xù)說，HBM 選用 DRAM 垂直堆疊芯片(例如 8H 和 為了提高容量和帶寬，12H。但是，不同的一代 HBM 全部遵循預(yù)定的整體厚度。在這種限制下，隨著附加層的堆疊，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲的關(guān)鍵裸片不可避免地會變薄，這可能會給組裝帶來挑戰(zhàn)，導(dǎo)致芯片翹曲或破裂，熱阻增加。

對三星來說，HBM 三星擁有完善的高密度堆疊芯片控制技術(shù)，主要受芯片間隔的影響，降低芯片間NCF材料厚度，利用熱壓縮技術(shù)使芯片更加緊密。這是行業(yè)內(nèi)最小的創(chuàng)新方法。 7 μm (um) 芯片間隔。另外，在芯片鍵合過程中，三星策略性地制定了需要數(shù)據(jù)傳輸?shù)男〕量缀蜕崽貏e重要的大沉孔。這樣提高了排熱和產(chǎn)量。另外，在有限的封裝尺寸內(nèi)，應(yīng)用生產(chǎn)工藝最小化單個封裝尺寸。 DRAM 芯片尺寸，保證了優(yōu)良的量產(chǎn)能力和可靠性，從而提供了顯著的競爭優(yōu)勢。

與此同時，三星也提到，業(yè)界越來越意識到，處理器和內(nèi)存公司不足以釋放自己的獨立努力來提高自己的產(chǎn)品。 AGI 創(chuàng)新是時代所需要的。所以，“定制” HBM“成為一種趨勢，這也代表了實現(xiàn)處理器與內(nèi)存協(xié)同優(yōu)化以加速這一趨勢的第一步。所以，三星在內(nèi)存、代工、系統(tǒng)LSI、先進(jìn)封裝等方面都有綜合能力。另外，三星也是下一代。 HBM 成立了一個特殊的團隊，利用公司前所未有的能力，我們致力于在未來的塑造上做出重大改變。

三星在談到未來的計劃時表示，HBM 市場還處于起步階段，預(yù)計會迅速發(fā)生變化。公司的戰(zhàn)略是通過預(yù)測市場發(fā)展，提前積極規(guī)劃和開發(fā)必要的產(chǎn)品來保持領(lǐng)先水平。隨著 HBM 隨著市場的成熟，三星預(yù)計三大變化將重塑行業(yè)：

第一，“細(xì)分”。是的 HBM 在早期階段，硬件需要多功能。但是，隨著服務(wù)圍繞殺手級應(yīng)用的不斷發(fā)展，硬件基礎(chǔ)設(shè)施不可避免地會優(yōu)化每一項特定服務(wù)。為應(yīng)對這一趨勢，三星將提供一系列封裝選項(8H、12H 和 16H)與基礎(chǔ)芯片相結(jié)合，對核心芯片進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

其次，處理器和內(nèi)存之間的協(xié)同優(yōu)化需要更高水平的定制。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，三星將利用創(chuàng)建平臺最大限度地利用它 HBM 通過擴大我們的生態(tài)系統(tǒng)戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，解決方案中的通用設(shè)計元素，并制定一個高效的系統(tǒng)，以滿足定制要求。

三是為克服“電源墻”，處理器與內(nèi)存之間的距離將變得更近。首先是創(chuàng)新 HBM4 顯然，它在其基本芯片中采用了邏輯處理技術(shù)。其次，隨著當(dāng)前的創(chuàng)新， 2.5D 到 3D HBM 結(jié)構(gòu)的變化發(fā)生了，而第三次創(chuàng)新涉及集成 DRAM 單元與邏輯，這就是設(shè)計 HBM-PIM 的方法。三星為了把這些創(chuàng)新變成現(xiàn)實，在積極規(guī)劃和準(zhǔn)備推動市場的同時，也開始與客戶和合作伙伴進(jìn)行討論。

三星強調(diào)，隨之而來 HBM 作為生成式 AI 不可否認(rèn)的是，許多用戶和數(shù)據(jù)中心正在迅速選擇最優(yōu)化內(nèi)存解決方案的地位。但是，確保人工智能服務(wù)不間斷尤為重要。，即便是有缺陷的芯片也會產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。因此，保證 HBM 質(zhì)量設(shè)計與檢測技術(shù)勢在必行。另外，開發(fā)可以進(jìn)一步降低功耗，提高系統(tǒng)能效。 HBM 設(shè)計結(jié)構(gòu)也很重要。

所以三星計劃將16H技術(shù)融入下一代HBM4，針對高溫環(huán)境優(yōu)化的NCF組裝技術(shù)和尖端生產(chǎn)工藝。根據(jù)三星的計劃，HBM 樣品將于2025年生產(chǎn)。

然而，三星副總裁 Kim Dae-woo 早些時候，三星在韓國的一次會議上表示，三星正在考慮進(jìn)入HBM。 4應(yīng)用混合鍵合或NCF，并于2026年開始量產(chǎn)?；旌湘I合更有優(yōu)勢，因為它可以緊湊地添加更多的堆疊，而無需使用添加沉孔連接硅通孔。 (TSV)。運用相同的技術(shù)，HBM 上面的核心芯片 DRAM 還能變得更厚。

Kim 也強調(diào)，在多 8 個堆疊時，MR-生產(chǎn)效率比MUF TC-NCF 更高，但是一旦達(dá)到堆疊， 12 一個或多個，后者會有更多的優(yōu)勢。副總裁還指出，當(dāng)時 HBM4 在推出時，定制請求有望增加。他補充說，緩沖芯片將成為邏輯芯片，所以芯片可以來自三星或臺積電。

還有報道指出，英偉達(dá)還將選擇三星技術(shù)，制作HBM封裝，這對這個韓國巨頭來說，是另一個好消息。

最新的臺積電封裝技術(shù)幫助戰(zhàn)斗

該公司在北美技術(shù)研討會上推出了下一代晶圓系統(tǒng)平臺——CoW-SoW——這個平臺將實現(xiàn)晶圓級設(shè)計。 3D 集成。這項技術(shù)是基于臺積電的 2020 年推出的 InFO_SoW 在晶圓級系統(tǒng)集成技術(shù)的基礎(chǔ)上，該技術(shù)可以構(gòu)建晶圓級邏輯Cpu。到目前為止，只有特斯拉在其中。 Dojo 該技術(shù)在超級計算機中得到了應(yīng)用，臺積電表示該計算機已經(jīng)投入生產(chǎn)。

即將推出的 CoW-SoW 臺積電將在其晶圓系統(tǒng)平臺上合并兩種封裝方式?！狪nFO_SoW 集成芯片系統(tǒng) (SoIC)。使用晶圓上芯片 (CoW) 該方法可以將存儲器或邏輯直接堆疊在晶圓上系統(tǒng)上。預(yù)計2027年將實現(xiàn)新的CoW_SoW技術(shù)的大規(guī)模生產(chǎn)，但是實際產(chǎn)品何時上市還有待觀察。

據(jù)悉，臺積電的CoW-SoW致力于將晶圓級Cpu與HBM4內(nèi)存融為一體。下一代內(nèi)存堆棧將采用 2048 位置接口，這使得將 HBM4 在邏輯芯片頂部直接集成是可能的。與此同時，將額外的想法堆積在晶圓級Cpu上，以優(yōu)化成本也是有意義的。

臺積電業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁Kevin:“因此，在未來，我們的客戶將使用晶圓級集成[允許]來整合更多的邏輯和存儲器。 Zhang說?！癝oW 不再是虛構(gòu)的；我們已經(jīng)與客戶合作生產(chǎn)了一些已經(jīng)到位的商品。在我們看來，通過使用我們先進(jìn)的晶圓集成技術(shù)，我們可以為客戶提供至關(guān)重要的產(chǎn)品，使他們能夠繼續(xù)提高能力，為他們的人工智能集群或[超級計算機]引入更多的計算和節(jié)能計算?！?/p>

一般而言，晶圓級Cpu(即晶圓級Cpu Cerebras 的 WSE），尤其是基于 InFO_SoW 處理器可以提供顯著的性能和效率優(yōu)勢，包括高帶寬和低延遲的關(guān)鍵到核心通信、低功率傳輸網(wǎng)絡(luò)阻抗和高能效率。這種Cpu作為額外的優(yōu)勢，也有額外冗余的“額外”核心模式。

然而，InFO_SoW技術(shù)有一定的局限性。例如，使用這種方法制造的晶圓級Cpu完全依賴于電影上的存儲器，這可能不能滿足未來人工智能的需求(但目前很好)。CoW-SoW 這一問題將得到解決，因為它將被允許。 HBM4 把它放在這種晶圓上。此外，InFO選擇單節(jié)點加工的SoW晶圓，該節(jié)點不支持3D堆疊，而CoW-SoW商品則支持3D堆疊。

參考鏈接

https://news.skhynix.com.cn/top-team-insights-motto-of-package-and-technology-head-woojin-choi/

https://semiconductor.samsung.com/news-events/tech-blog/the-perfect-harmony-created-by-samsung-hbm-powering-the-ai-era/

https://www.tomshardware.com/tech-industry/tsmc-to-go-3d-with-wafer-sized-processors-cow-sow-system-on-wafer-technology-allows-3d-stacking-for-the-worlds-largest-chips

https://www.eetasia.com/sk-hynix-and-tsmc-ink-mou-on-hbm-technology/

本文來自微信公眾號“半導(dǎo)體行業(yè)觀察”（ID：icbank），作者：編輯部，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

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