三星將采用混合鍵合技術打造HBM4內存
2025-05-14 08:48:23 EETOP近日，在韓國首爾舉行的人工智能半導體論壇上，三星透露了一項重要計劃：該公司打算在其HBM4中采用混合鍵合技術，旨在降低發熱量并實現超寬內存接口。與此同時，據EBN報道，三星的競爭對手SK海力士可能會推遲采用該技術。
高帶寬存儲器（HBM）是將多個存儲設備堆疊在一個基片上的技術。當前，HBM堆棧中的存儲芯片通常借助微凸塊來傳輸數據、電源和控制信號，并通過模壓底部填充（MR-MUF）或非導電薄膜熱壓（TC-NCF）等技術實現鍵合。此外，芯片還通過嵌入每個芯片內部的硅通孔（TSV）進行垂直互連，以傳輸數據、時鐘、控制信號、電源和地線。
然而，隨著HBM速度的提升以及DRAM設備數量的增加，微凸塊的局限性逐漸顯現。微凸塊會限制性能和功率效率，變得效率低下。在此背景下，混合鍵合技術成為了一種潛在的解決方案。
混合鍵合是一種3D集成技術，它通過鍵合銅與銅以及氧化物與氧化物表面，直接連接芯片，無需使用微凸塊。該技術支持小于10μm的互連間距，與傳統的基于凸塊的堆疊相比，能提供更低的電阻和電容、更高的密度、更佳的熱性能以及更薄的3D堆疊。
不過，混合鍵合技術存在成本問題。它是一種相當昂貴的技術，所需的專用設備比傳統封裝工具昂貴得多，而且需要晶圓廠更大的物理空間，這會影響資本效率，尤其是在晶圓廠面積有限的情況下。因此，盡管三大HBM內存制造商都曾考慮將其用于12-Hi HBM3E，但美光和三星最終選擇了TC-NCF，SK海力士則采用了MR-MUF。
三星計劃在HBM4中使用混合鍵合，而SK海力士正在開發一種先進的MR-MUF技術，并將混合鍵合作為備用工藝。SK海力士可能會繼續使用傳統的模塑底部填充而非混合鍵合，其中一個重要原因是其先進的MR-MUF技術能夠實現比上一代底部填充材料更薄的HBM存儲器堆棧。這使得該公司能夠生產符合JEDEC HBM4規范的16-Hi HBM4堆棧，而該規范規定HBM4封裝的最大高度為775μm，與16-Hi HBM3E堆棧的最大高度約800μm相比略低。如果SK海力士能夠使用現有工具和技術滿足JEDEC的規范，那么混合鍵合技術對該公司的吸引力就會大大降低。
三星擁有自己的晶圓廠設備制造商Semes，這在一定程度上降低了其晶圓廠成本。但目前尚不清楚Semes能否為其母公司生產先進的混合鍵合設備。
盡管面臨成本挑戰，混合鍵合技術在未來仍有廣闊的應用前景。業界正在密切關注三星能否通過混合鍵合技術使其HBM4獲得認證。一旦成功獲得認證，將重塑競爭格局，使三星在性能、熱特性和信號密度方面獲得技術和商業優勢。預計在2026年開始量產HBM4后，三星或將憑借其HBM4從美光和SK海力士手中奪回市場份額。
