HBM4兩大重點:定製化HBM、Base Die改Logic製程SK海力士、三星內存堆棧技術路線
隨著SEMICON Taiwan圓滿落幕,本次最大亮點之一莫過於邀請內存大廠SK海力士和三星高層來台開講,值得注意的是,HBM4將實現內存一大躍進,兩家公司也強調對台積電的合作關係,意味先進封裝、與台積合作成HBM戰場關鍵。
當機器學習和人工智慧推動數據處理能力和運算能力增長,作為數據存儲的高帶寬內存(HBM)的帶寬需求也急速增加,為增加能效、性能及運算能力,HBM4的基礎裸晶(Base Die)從內存製程改成邏輯(Logic)製程,因此改由晶片廠、非內存廠製造。
SK海力士將採用台積電的邏輯製程生產HBM4的base Die,計劃2025年將推出12層HBM4產品;與此同時,三星和台積電也傳出將共同開發HBM4,預期趕在2025年下半年製造。台積電生態系與聯盟管理主管Dan Kochpatcharin在Semicon Taiwan 2024論壇上證實,兩家公司正共同開發無緩衝(bufferless) HBM4晶片,表示隨著內存製程日趨複雜,與合作夥伴合作變得比以往更重要。
此外,在這次SEMICON Taiwan上,三星、SK海力士和美光都強調「定製化HBM」的重要性。SK海力士資深副總裁暨封裝(PKG)開發副社長李康旭(Kangwook Lee)解釋,標準HBM和定製化HBM核心晶片相同,是Base Die(基礎晶片)不同,定製化將再加入客戶IP,因此晶片效率也可能更高。
韓媒預期,通過與台積電合作,三星盼提供NVIDIA和Google等客戶所要求的定製化晶片和服務。知情人士透露,雖然三星有能力提供HBM4一條龍服務,包括內存生產、代工和先進封裝,但公司希望利用台積電技術爭取更多客戶。此外,有些客戶偏好台積電生產的邏輯晶片,因此考慮使用台積電技術。
三星內存業務部負責人Jung-Bae Lee指出,三星在HBM4以前是採用自家內存負責製造,但到目前HBM4的Base Die已交由晶片代工廠,三星負責Core Die,內存製造商和晶片代工企業與客戶的合作關係越來越緊密。
除了定製化、Base Die與晶片廠合作動態值得關注外,內存大廠還面臨堆棧限制,目前16層以下大都依各廠技術,但到20層因技術限制,SK海力士和三星都提出使用Hybrid Bonding(混合鍵合)技術。
其中,SK海力士的MR-MUF技術,是採用具高熱導特性的Gap-Fill材料和高密度金屬凸塊。SK海力士表示,明年推出的12層HBM4將採用Advanced MR-MUF,到16層會嘗試看Advanced MR-MUF和Hybrid Bonding的可能性,前者已經確認可行性。
三星也指出,目前採用的熱壓鍵合(TCB)技術到了16層將面臨技術瓶頸,因此到16層將同步嘗試TCB和Hybrid Bonding技術,到20層以上就走Hybrid Bonding路線。該公司也於4月使用子公司SEMES的混合鍵合設備成功製作16層HBM樣品。
研調機構TrendForce數據,SK海力士目前市場占有率達53%,而三星則以35%位居第二,目前兩家公司的技術角力仍將持續,預期2025年推出的HBM4將是能否掌握主導權的關鍵一役。
(首圖來源:shutterstock)