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SK海力士、三星相继宣布HBM4细节,相关产业链开始受益
2024-04-19 来源:贤集网
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关键词: 存储芯片 SK海力士 三星

4月19日,韩国存储芯片大厂SK海力士宣布,近期已与晶圆代工大厂台积电签署了一份谅解备忘录(MOU),双方将合作生产下一代HBM,并通过先进的封装技术提高逻辑和HBM的集成度。SK海力士计划通过这一举措着手开发将于2026年开始量产的HBM4,即HBM系列的第六代产品。

SK海力士表示,公司做为AI应用的內存领域的领先者,与全球顶级逻辑代工厂台积电携手合作,将会继续引领HBM技术创新。通过以构建IC设计厂、晶圆代工厂、內存厂三方技术合作的方式,公司将实现內存产品性能的新突破。



据介绍,SK海力士与台积电将首先致力于针对搭载于HBM封装内最底层的基础裸片(Base Die)进行性能改善。HBM是将多个DRAM裸片(Core Die)堆叠在基础裸片上,并通过TSV技术进行垂直连接而成。基础裸片也连接至GPU,发挥对HBM进行控制的作用。

SK海力士表示,以往的HBM产品,包括HBM3E(第五代HBM产品)都是采用公司自家制程技术来制造的基础裸片。但从HBM4产品开始计划采用台积电的先进逻辑(Logic)制程技术,藉由基础裸片采用超细微制成来增加更多的功能。由此,公司计划生产在性能和功效等方面更广的满足客户需求的客制化(Customized)HBM产品。

另外,SK海力士与台积电的合作,双方将协力优化SK海力士的HBM产品和台积电的CoWoS技术融合,共同应对HBM相关客户的要求。


三星将采用16层堆叠工艺

三星半导体近日在韩国官网刊登了对两位高管关于 HBM 内存方面的采访,采访中这两位高管表示,三星计划将 TC-NCF 工艺用于 16 层 HBM4 内存的生产。

TC-NCF 是一种有凸块的传统多层 DRAM 间键合工艺,相较于无凸块的混合键合更为成熟;但因为凸块的引入,采用 TC-NCF 生产相同层数的 HBM 内存会相对更厚。

三星表示,其前不久成功采用 TC-NCF 键合工艺推出了 12 层堆叠的 36GB HBM3E 内存。在该内存生产过程中,三星针对发热进行了结构优化,保证高堆叠层数下 HBM 的可靠性。

除继续使用 TC-NCF 键合外,根据IT之家此前报道,未来三星在 HBM4 内存生产中也会应用混合键合,采用“两条腿走路”的策略。

三星高管表示,如果 AI 处理器和内存厂商各自优化产品,很难满足未来 AGI 对算力的需求,因此两方面的厂商需要通力合作,而为特定 AI 需求定制 HBM 内存就是迈向 AGI 的第一步。三星电子将充分利用其全面的逻辑芯片代工、内存生产、先进封装业务,建立一个 HBM 内存定制生态平台,快速响应用户的定制需求。

此外,三星电子已就未来的 3D HBM 内存(将 HBM 和逻辑芯片垂直集成)与客户进行了讨论。



国产HBM进展

据《日本经济新闻》报道,中国内存制造商长鑫存储科技计划生产用于人工智能和高性能计算处理器的高带宽内存。该公司目前正在采购必要的设备,因此预计一两年内不会推出HBM产品。

《日本经济新闻》援引消息人士的话说,长鑫存储已向美国和日本的供应商下订单,并获得了用于HBM内存组装和测试的制造和测试设备。应用材料公司和泛林集团等美国顶级设备制造商获得了美国政府的出口许可证,可以在2023年中期向这家中国芯片制造商出口晶圆厂工具。长鑫存储为HBM生产确保关键设备的努力,凸显了该公司计划在利润丰厚的人工智能计算市场中竞争的雄心壮志。

长鑫存储已在合肥附近运营一座动态随机存取内存晶圆厂,并正在筹集资金以建设第二座工厂。据悉,第二家合肥工厂将采用更复杂的工艺技术(与美光、三星和SK海力士产品相比仍有一定差距),可能用于制造HBM动态随机存取内存设备和封装。


2025年HBM整体市场有望达到20亿美元以上

HBM产品问世至今,HBM技术已经发展至第四代。随着AMD、英伟达等推出的GPU竞相搭载HBM芯片,HBM正成为算力军备竞赛的核心。

市场调研机构TrendForce指出,高端AI服务器需采用的高端AI芯片,将推升2023-2024年高带宽存储器(HBM)的需求。市场规模上,该机构预计2023年全球HBM需求量将增近六成,达到2.9亿GB,2024年将再增长30%,2025年HBM整体市场有望达到20亿美元以上。



从产业链上看,HBM市场火热也让封装、材料、设备等环节随之受益。

封装环节:由于HBM需要集成多个芯片,因此封装成为制造该产品的关键环节。譬如三星与SK海力士无法将HBM以成品形式供给客户,而是需要经过台积电集成。台积电之外,三星和SK海力士也在考虑增加封装生产线。

材料端:HBM多层堆叠对于制造材料尤其是前驱体的用量成倍提升,制造材料核心厂商包括雅克科技、神工股份等;对于封装材料:HBM将带动TSV和晶圆级封装需求增长,而且对封装高度、散热性能提出更高要求,封装材料核心厂商包括联瑞新材、华海诚科、飞凯材料等。

设备端:由于独特的3D堆叠结构,HBM芯片为上游设备带来了新的增量——前道环节,HBM需要通过TSV来进行垂直方向连接,增加了TSV刻蚀设备需求;中段环节,HBM带来了更多的晶圆级封装设备需求;后道环节,HBM的多芯片堆叠带来diebond设备和测试设备需求增长。