SK海力士：HBM5将转向3D封装及混合键合技术！
9月3日，SK 海力士封装（PKG）研发副社长李康旭（Kangwook Lee）在SEMICON Taiwan 2024上以“准备AI 时代的HBM和先进封装技术”为题，分享了SK 海力士最新的HBM技术。
SK海力士的HBM规划
李康旭指出， HBM 是克服“存储墙”（Memory Walls）的最优解决方案，基于其强大的I/O 并行化能力，使HBM 成为Al 系统中用于训练和推理的最高规格DRAM。
根据应用产品（Application）不同，使用的HBM数量也不同。随着HBM技术的发展，在训练和推理AI 服务器中搭载HBM 平均数量也会增加，如近期训练服务器应用需要8 个HBM3E，推理则只需要4-5 个，长远估算可能分别要12 个和8 个HBM4 /HBM4E。
李康旭表示，SK 海力士计划在2025 年推出12 层的HBM4 产品，通过自家研发的封装技术，在HBM 产品的能效和散热性能上更具竞争力。
有趣的是，SK 海力士到HBM3E 仍是DRAM 基础裸片（Base Die），采用2.5D 系统级封装，到HBM4 考虑将DRAM Base Die 改成Logic Base Die，使性能和能效获得进一步提升。此外，到了HBM5 架构可能再次改变，SK 海力士目前正评估包括2.5D 和3D 系统级封装（SiP）在内的各种方案。
提到未来HBM 技术挑战，李康旭表示在封装、设计面临许多挑战，以封装来说是堆叠数限制，更希望直接结合逻辑芯片和HBM 堆叠，客户目前也对3D SIP 感兴趣，因此3D SIP、存储芯片带宽、结合客户需求和协作，都是未来挑战之一。对于一些新创AI芯片公司出于成本考虑，采用增大片上SRAM来减少对于HBM的依赖的做法，李康旭认为，这主要仍取决于产品应用，有些公司宣称HBM 太贵，所以找寻其他不需要HBM 的解决方案，但仍需要看具体情况，高性能计算产品仍需要HBM ，但某些应用可能不需要有HBM，主要仍取决于应用场景。
两种封装路线：MR-MUF 和Hybrid BondingSK 海力士目前的HBM 产品主要采用MR-MUF 封装技术，具有低压、低温键合和批量热处理的优势，在生产效率和可靠性优于TC-NCF 制程。此外，具有高热导特性的Gap-Fill 材料（填充空隙的材料）和高密度金属凸块（在垂直堆叠HBM DRAM时起连接电路作用的微小鼓包型材料）的形成，散热可比TC-NCF 制程有36% 性能优势。
但是由于堆叠将面临高度限制，目前SK 海力士不断找寻新方法，在有限高度下塞入更多堆叠层数。李康旭指出，公司8 层HBM3/HBM3E 使用MR-MUF技术；12层HBM3/HBM3E 将采用Advanced MR-MUF技术；明年下半年准备出货的12 层HBM4 同样采Advanced MR-MUF 技术；至于后续的16 层HBM4/ HBM4E 将同步采用Advanced MR-MUF 和混合键合（Hybrid Bonding）两种技术，未来堆叠20 层以上产品（如HBM5）则将转向Hybrid Bonding 前进。
李康旭指出，SK海力士目前正在研发16 层产品相关技术，最近确认对16 层产品仍可适用Advanced MR-MUF技术的可能性。此外，SK海力士此前也表示，从HBM4E 开始会更强调“定制化HBM”，以应对各种客户需求，如提升芯片效率。
李康旭解释，标准HBM 和定制化HBM 核心芯片相同，但是Base Die（基础芯片）不同，主要是再加入客户的IP，芯片效率也可能更高。
另据韩媒报道，SK 海力士将小芯片技术（chiplet）导入存储控制器（memory controller）。对此，李康旭表示目前控制器是在单芯片（SoC）中，但未来会针对小芯片封装技术，结合存储控制器。除了HBM 外，SSD 的SoC 控制器也会采用这项技术。
来源：芯智讯
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