HBM4 大战开打！Hybrid Bonding 成突破关键

HBM4 大战开打！存储器芯片堆叠难解，Hybrid Bonding 成突破关键
韩国存储器大厂 SK 海力士首度参展 COMPUTEX 2024，展出最新 HBM3E 存储器以及 MR-MUF 技术（Mass Re-flow Molded Underfill），并透露芯片堆叠上 Hybrid bonding 将成为很重要的一环。
MR-MUF 将半导体芯片贴附在电路上，在堆叠芯片时使用“EMC”（液态环氧树脂模塑胶）填充芯片间或芯片与凸块间间隙的制程。目前 MR-MUF 技术可让芯片间更紧密，散热性能提高 10%、能效提高 10%、产品容量达 36GB，且能堆叠 12 层。
至于三星、美光等竞争对手采用 TC-NCF 技术（thermal compression with non-conductive film，非导电薄膜热压缩），需要透过高温、高压将材料转为固体再进行融化，后续再进行清洗，总工序超过 2-3 个步骤，MR-MUF 一次即可完成，不需再做清洁。与 NCF相比，MR-MUF 导热率高出约两倍，对制程速度和良率都有很大影响。
由于堆叠层数越来越多，HBM 封装厚度受限于 775 微米（μm），因此存储器厂必须思考如何在一定高度内堆叠更多层数，对目前封装技术也是大挑战，而混合键合（Hybrid bonding）很可能成为解方之一。
混合键合视为 HBM 产业的“梦幻制程”，目前技术使用微凸块（micro bumps）材料连接 DRAM 模组，但混合键合技术可移除微凸块，大幅降低芯片厚度。
SK 海力士透露，未来芯片堆叠上将拿掉 bump，采用特殊材料填充并连接芯片，这种材料类似液体或胶水状态，兼具散热、保护芯片的功能，可使整个芯片堆叠起来更薄。
SK 海力士透露，计划 2026 年量产 16 层 HBM4 存储器，HBM4 将采混合键合（Hybrid bonding）堆叠更多DRAM。SK 海力士 HBM 先进技术团队负责人 Kim Gwi-wook 指出，HBM4 正研究混合键合以及 MR-MUF，但目前良率并不高。如果客户要求的产品层数超过 20 层，由于厚度限制，可能不得不寻求新的制程。但这次在COMPUTEX 询问 SK 海力士，他们认为透过 Hybrid bonding 技术有机会堆叠超过 20 层以上（即不超过 775 微米）。
据韩媒报导，HBM4E 将是 16-20 层产品，推论有望 2028 年登场，SK 海力士首度将在 HBM4E 中应用 10 纳米第六代（1c）DRAM，存储器容量有望大幅提升。