Компанія SK Hynix використовує передові пакувальні технології, такі як EMIB від Intel, для своїх рішень HBM наступного покоління, які згодом перейдуть до 3D-пакування.
Масштабування HBM пов’язане з великими викликами, і SK Hynix використовує передові пакувальні рішення для їх вирішення, переходячи до ери 3D
На конференції Hot Chips 2026 Джейсік Лі (віцепрезидент з інженерії пакування SK Hynix) представив доповідь «Advanced Packaging for High-Bandwidth Memory», яка розповідає про те, як компанія планує використовувати передові пакувальні технології для прискорення своєї дорожньої карти HBM.
Компанія почала з представлення того, як наразі створюється HBM. Структура HBM складається з 3D-стекованої структури, яка з’єднує кілька основних кристалів (DRAM ICs) з базовим кристалом за допомогою TSV. Наразі HBM може досягати максимальної висоти 16 шарів, або 16-Hi стек.
На один ранг припадає чотири шари, а 16-Hi стек включає 4 ранги. На один шар припадає чотири канали, які містять загалом 16 банків. HBM та GPU є окремими чіпами, але встановлені на одному кремнієвому інтерпозері з використанням 2.5D-пакування. Кожен модуль HBM також містить 1024 IO з 16 каналами через Si інтерпозер. Вони з’єднують стек HBM з XPU через PHY.
HBM важливий як рішення DRAM, оскільки він економить простір, енергію та операційні витрати. Типове рішення GDDR6 матиме 24 ГБ і пропускну здатність 768 ГБ/с, тоді як рішення HBM3E з чотирма стеками заощаджує до половини простору, пропонуючи до 144 ГБ ємності та пропускну здатність 4 ТБ/с.
Поточна дорожня карта SK Hynix включає HBM4 як найвищий продукт із щільністю DRAM до 24 Гб, що призводить до ємності до 36 ГБ, загалом 2048 IO біт, швидкості IO до 8 Гбіт/с та пропускної здатності 2048 ГБ/с.
HBM4 має збільшену висоту та розмір упаковки. Він також інтегрує більше TSV та мікро-виводів, ніж HBM3E. Результат:
- Пропускна здатність >2 ТБ/с
- На 40+% нижча енергоефективність
- Покращення термостійкості на 14+% порівняно з HBM3E
- Ємність до 48 ГБ (12-Hi у виробництві, 16-Hi на кваліфікації)
- Висота по осі Z 775 мкм, розмір 12,8×11 мм²
- 16 148 базових мікро-виводів
- >20K TSV
Наразі існують дві основні технології пакування HBM: Thermo-Compression + Non-Conductive Film (TC+NCF) та Mass Reflow + Molded Underfill (MR+MUF). TC+NCF забезпечує кращу стійкість до проблем викривлення кристала, але має вищий тепловий опір і нижчу продуктивність. MR+MUF пропонує вищу продуктивність і низький тепловий опір, але більш схильний до викривлення чіпа, а також має недоліки заповнення проміжків.
SK Hynix також висвітлює свій процес виготовлення HBM, який включає шість ключових етапів від фабрики до систем клієнтів:
Чотири ключові технології, які SK Hynix інтегрує у свої пакети HBM, включають:
- Формування отворів (TSV)
- Тоншання пластин
- Формування u-Bump
- Стекування чіпів/Підливка
SK Hynix вже використовує вдосконалений MR-MUF для свого 16-Hi HBM3E рішення з двома новими технологіями: контролем викривлення та тонкими кроками інтеграції та заповненням вузьких проміжків. Загальна висота упаковки збільшується до 775 мікрон, тоді як товщина чіпа зменшується до 0,9x, висота проміжку зменшується до 0,5x, а крок виступів зменшується до 0,9x.
Однак, рухаючись вперед, необхідно вирішити кілька ключових проблем. По-перше, це збільшення потужності HBM при зростанні вимог до пропускної здатності, а по-друге, теплова проблема разом із площею TSV. Зі зростанням кількості TSV площа продовжує збільшуватися, незважаючи на зменшення кроку TSV. Крім того, майже подвоєння пропускної здатності кожні два покоління створює 2,2-кратне теплове навантаження на існуючі процеси та пакувальні технології.
Тому SK Hynix розглядає майбутні методології, такі як Hybrid Bonding, щоб вийти за межі 16-Hi стеків, пропонуючи більше продуктивності через вужчий крок та кращу теплову ефективність завдяки вищій провідності.
2 з 9
SK Hynix демонструє, що Hybrid Bonding досягає на 24% товщого основного кристала та кроку TSV менше 18 мікрон порівняно з процесами MR-MUF. І навіть зі збільшеною кількістю шарів стеку, Hybrid Bonding має на 35% нижчий тепловий опір.
Подібно до HPB (Heat Path Block) від Samsung, SK Hynix працює над власною технологією локалізованого пом’якшення гарячих точок під назвою I-HBM, яка вбудовує охолоджувальний компонент з високою теплопровідністю та електричною ізоляцією в області HBM D2D PHY (біля гарячої точки), створюючи виділений шлях тепла, що забезпечує додаткове зниження теплового опору на >30%.
Заглядаючи вперед, SK Hynix прагне збільшити пропускну здатність шляхом подвоєння TSV та збільшення швидкості IO з інтеграцією логічних процесів, тоді як проблеми з живленням/PDN будуть вирішуватися за допомогою найновіших та оптимізованих логічних процесів ливарного виробництва з силовими TSV, що поширюються «скрізь», щоб значно покращити PDN.
2 з 9
Безперервне прагнення до вищої щільності потужності, пропускної здатності та висоти стеку в технології HBM створює значні теплові, механічні та пакувальні виклики, зумовлені товстішими шарами оксиду, щільнішими TSV та зростаючими швидкостями виводів.
Інновації, такі як MLMO, оптимізовані мікро-виступи, нове гібридне склеювання (для покращеної теплопровідності, запасів процесу та тонших кроків) та рішення для гарячих точок, як IHBM, активно вирішують ці проблеми. Однак, оскільки стеки рухаються до 16–20 шарів, а архітектури еволюціонують до ближчої 3D-інтеграції з логікою, успіх вимагатиме ще тіснішої спільної оптимізації дизайну, матеріалів, процесів клієнтів та технологій інтерпозерів. Продовження співпраці в галузі залишається важливим для задоволення майбутніх потреб робочих навантажень як щодо ємності, так і щодо пропускної здатності.
Компанія також згадала пакувальну технологію Intel EMIB у своєму слайді 2.5D HBM разом з CoWoS-L, CoWoS-R та CoWoS-S. Варто зазначити, що, за чутками, Intel та SK Hynix беруть участь у спільному підприємстві в галузі пам’яті.
SK Hynix також продемонструвала, як різні передові пакувальні технології по-різному впливають на HBM/Interposer. І, нарешті, SK Hynix дивиться в майбутнє з орієнтацією на 3D-інтеграцію, яка дозволить їм розміщувати HBM поверх прискорювачів, крок, до якого всі прагнуть, як тільки передові логічні та пакувальні технології дозріють.
Дізнатися більше на: wccftech.com