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高带宽存储器风云(二)存储器业者的选择

SK海力士是首先量产HBM的厂家,也是目前HBM市占率最大的厂家,其动向有指标性意义。

存储器产业中个别企业,如何考虑增加HBM带宽技术方向的选择呢?

SK海力士(SK Hynix)是首先量产HBM的厂家,也是目前HBM市占率最大的厂家,约占市场一半的份额,其动向有指标性意义。

延伸报导名人讲堂:高带宽存储器风云(一)进程技术的分野

2023年11月Korean Business报导SK海力士的HBM4将采取2.5D扇出型先进封装技术,目的是要省却矽通孔(Through Silicon Via;TSV)昂贵的费用,而且有更多的I/O方式选项。报导中解释封装做法是将2片个别的芯片封装整合成1个,而且无需使用基板,堆叠后厚度会大幅降低。但是完全没解释如何将高达12~16层DRAM上下线路连通,而这原是TSV执行的功能。之后的报导都是这个报导的衍生物,未有新的信息。

SK海力士4月19日发布新闻,说与台积电签订合作生产下时代HBM的备忘录。这个合作采用什麽先进封装技术呢?备忘录中也未说明,只在末了表示会优化SK海力士的HBM与台积电目前正在使用的CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)技术的整合,以响应一般客户对于HBM的需求。

备忘录中还有一个亮点,SK海力士计划使用台积电的先进制程来制造前述HBM底层的逻辑晶粒,增加额外功能,以满足顾客定制化的需求。这个做法以下将展开讨论。

事实上,SK海力士自己已研发过铜混合键合技术,结果也在2022年、2023年发表在学术期刊以及会议论文集(conference proceeding)。

另外,SK海力士与英特尔(Intel)和NTT于1月底发布在日本的共同投资,其投资标的也是矽光子。新闻中特别提到存储器芯片与逻辑芯片的连接,显然针对的是HBM与CPU/GPU之间连接的应用。只是这投资计划于2027年量产,对于HBM4的生产是稍为迟了一点。无论如何,SK海力士是做好了两手准备。

台积电早已宣布于2025年开始量产矽光子,虽然起始的客户可能是其他客户,但是2026年肯定能用于HBM相关的生产,如果技术的选择是如此的话。

综合一下上述信息,SK海力士对于HBM4的规划大致在原先2.5D封装或3D封装之间,取得价格与效能的优化;较长远的目标则是移往更快、更节能的矽光子。

三星电子(Samsung Electronics)也早已验证以铜混合键合16hi DRAM堆疉的HBM,结果也早发表于期刊和会议论文集。三星也在2023 OCP(Open Computing Project)Global Summit中,发表其对于矽光子的想法。前文中类似CoWoS的结构与现今的先进封装结构相似,开发较容易。但是因为HBM与CPU/GPU底下都得加装光/电转换器,而且中介层需要以光通道替代,成本无疑会更高;而HBM置于封装之外的做法是新尝试,可能需要更多的发展努力,另外还要脑律散热问题。

无论如何,三星也是做好两手、短中期准备。但是三星还有自己的逻辑设计、制造能力,包括CPU/GPU的设计和制造生产,它的利害与考虑不一定与SK海力士会一致。

美光(Micron)在HBM上是后进者,目前正在急起直追,因此发表或公布的技术方案消息较少。最近的报导是它与其他厂商正在共同开发HBM4,技术方案目前没有详细内容,报导只说倾向于采取与韩国厂商不同的方案。

HBM4量产预计在2026会先上12hi的,2027接着上16hi的,数据引脚数量会倍增到2,048。HBM4如果有业界共同标准,在2024、至迟2025就应该制定标准并公布,目前似乎离达到产业共识还有一段距离。因为在异质整合技术的采用上仍留有变动空间,而且此一技术选择将影响存储器次产业的面貌,甚至整个半导体生态区的重新配置。

 

现为DIGITIMES顾问,1988年获物理学博士学位,任教于中央大学,后转往科技产业发展。曾任茂德科技董事及副总、普天茂德科技总经理、康帝科技总经理等职位。曾于 Taiwan Semicon 任谘询委员,主持黄光论坛。2001~2002 获选为台湾半导体产业协会监事、监事长。