三星电子在韩国首尔举办的AI半导体论坛上透露,计划为其HBM4内存采用混合键合技术以降低热阻并实现超宽内存接口。其竞争对手SK海力士(SK hynix)可能会推迟采用该技术。
高带宽存储器(HBM)采用多层堆叠结构,目前主要通过微凸块(microbumps)实现堆叠芯片间的数据、电力及控制信号传输,并采用塑封底部填充料大规模回流焊接(MR-MUF)或非导电薄膜热压键合(TC-NCF)工艺。这些存储芯片还通过硅通孔(TSV)实现垂直互连。但随着HBM速度提升和DRAM芯片数量增加,微凸块在性能与能效方面的局限性日益凸显。
混合键合技术通过铜-铜/氧化物-氧化物表面直接键合取代微凸块,支持10微米以下的互连间距,具有阻抗更低、密度更高、散热更优等优势,并能实现更薄的三维堆叠。但该技术成本昂贵——三大HBM制造商曾考虑将其用于12层堆叠的HBM3E,最终美光(Micron)和三星选择TC-NCF,SK海力士则沿用MR-MUF。
对于HBM4,三星拟采用混合键合,而SK海力士同步研发先进MR-MUF技术作为备选方案。后者持谨慎态度主要源于:混合键合设备成本远超传统封装工具,且需占用更大晶圆厂空间。若其改进型MR-MUF能达到相近性能与良率,该公司可能继续沿用该技术至少一代产品。
SK海力士坚持MR-MUF的另一原因是其新工艺可使16层HBM4堆叠厚度降至775微米,符合JEDEC标准(较16层HBM3E的800微米更薄)。现有技术若能满足规范,混合键合的吸引力将大幅降低。三星则凭借旗下设备商Semes获得成本优势,不过后者目前能否提供先进混合键合设备尚不明确。
行业正密切关注三星能否成功验证混合键合HBM4。若成功,该技术将在性能、散热及信号密度方面形成竞争优势,帮助三星在2026年量产后从美光和SK海力士手中夺回市场份额。