4月19日，韓國(guó)存儲(chǔ)芯片大廠SK海力士宣布，近期已與晶圓代工大廠臺(tái)積電簽署了一份諒解備忘錄（MOU），雙方將合作生產(chǎn)下一代HBM，并通過先進(jìn)的封裝技術(shù)提高邏輯和HBM的集成度。SK海力士計(jì)劃通過這一舉措著手開發(fā)將于2026年開始量產(chǎn)的HBM4，即HBM系列的第六代產(chǎn)品。

SK海力士表示，公司做為AI應(yīng)用的內(nèi)存領(lǐng)域的領(lǐng)先者，與全球頂級(jí)邏輯代工廠臺(tái)積電攜手合作，將會(huì)繼續(xù)引領(lǐng)HBM技術(shù)創(chuàng)新。通過以構(gòu)建IC設(shè)計(jì)廠、晶圓代工廠、內(nèi)存廠三方技術(shù)合作的方式，公司將實(shí)現(xiàn)內(nèi)存產(chǎn)品性能的新突破。

據(jù)介紹，SK海力士與臺(tái)積電將首先致力于針對(duì)搭載于HBM封裝內(nèi)最底層的基礎(chǔ)裸片（Base Die）進(jìn)行性能改善。HBM是將多個(gè)DRAM裸片（Core Die）堆疊在基礎(chǔ)裸片上，并通過TSV技術(shù)進(jìn)行垂直連接而成。基礎(chǔ)裸片也連接至GPU，發(fā)揮對(duì)HBM進(jìn)行控制的作用。

SK海力士表示，以往的HBM產(chǎn)品，包括HBM3E（第五代HBM產(chǎn)品）都是采用公司自家制程技術(shù)來制造的基礎(chǔ)裸片。但從HBM4產(chǎn)品開始計(jì)劃采用臺(tái)積電的先進(jìn)邏輯（Logic）制程技術(shù)，藉由基礎(chǔ)裸片采用超細(xì)微制成來增加更多的功能。由此，公司計(jì)劃生產(chǎn)在性能和功效等方面更廣的滿足客戶需求的客制化（Customized）HBM產(chǎn)品。

另外，SK海力士與臺(tái)積電的合作，雙方將協(xié)力優(yōu)化SK海力士的HBM產(chǎn)品和臺(tái)積電的CoWoS技術(shù)融合，共同應(yīng)對(duì)HBM相關(guān)客戶的要求。


三星將采用16層堆疊工藝

三星半導(dǎo)體近日在韓國(guó)官網(wǎng)刊登了對(duì)兩位高管關(guān)于 HBM 內(nèi)存方面的采訪，采訪中這兩位高管表示，三星計(jì)劃將 TC-NCF 工藝用于 16 層 HBM4 內(nèi)存的生產(chǎn)。

TC-NCF 是一種有凸塊的傳統(tǒng)多層 DRAM 間鍵合工藝，相較于無凸塊的混合鍵合更為成熟；但因?yàn)橥箟K的引入，采用 TC-NCF 生產(chǎn)相同層數(shù)的 HBM 內(nèi)存會(huì)相對(duì)更厚。

三星表示，其前不久成功采用 TC-NCF 鍵合工藝推出了 12 層堆疊的 36GB HBM3E 內(nèi)存。在該內(nèi)存生產(chǎn)過程中，三星針對(duì)發(fā)熱進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保證高堆疊層數(shù)下 HBM 的可靠性。

除繼續(xù)使用 TC-NCF 鍵合外，根據(jù)IT之家此前報(bào)道，未來三星在 HBM4 內(nèi)存生產(chǎn)中也會(huì)應(yīng)用混合鍵合，采用“兩條腿走路”的策略。

三星高管表示，如果 AI 處理器和內(nèi)存廠商各自優(yōu)化產(chǎn)品，很難滿足未來 AGI 對(duì)算力的需求，因此兩方面的廠商需要通力合作，而為特定 AI 需求定制 HBM 內(nèi)存就是邁向 AGI 的第一步。三星電子將充分利用其全面的邏輯芯片代工、內(nèi)存生產(chǎn)、先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)，建立一個(gè) HBM 內(nèi)存定制生態(tài)平臺(tái)，快速響應(yīng)用戶的定制需求。

此外，三星電子已就未來的 3D HBM 內(nèi)存（將 HBM 和邏輯芯片垂直集成）與客戶進(jìn)行了討論。

國(guó)產(chǎn)HBM進(jìn)展

據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，中國(guó)內(nèi)存制造商長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)科技計(jì)劃生產(chǎn)用于人工智能和高性能計(jì)算處理器的高帶寬內(nèi)存。該公司目前正在采購(gòu)必要的設(shè)備，因此預(yù)計(jì)一兩年內(nèi)不會(huì)推出HBM產(chǎn)品。

《日本經(jīng)濟(jì)新聞》援引消息人士的話說，長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)已向美國(guó)和日本的供應(yīng)商下訂單，并獲得了用于HBM內(nèi)存組裝和測(cè)試的制造和測(cè)試設(shè)備。應(yīng)用材料公司和泛林集團(tuán)等美國(guó)頂級(jí)設(shè)備制造商獲得了美國(guó)政府的出口許可證，可以在2023年中期向這家中國(guó)芯片制造商出口晶圓廠工具。長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)為HBM生產(chǎn)確保關(guān)鍵設(shè)備的努力，凸顯了該公司計(jì)劃在利潤(rùn)豐厚的人工智能計(jì)算市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)的雄心壯志。

長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)已在合肥附近運(yùn)營(yíng)一座動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存晶圓廠，并正在籌集資金以建設(shè)第二座工廠。據(jù)悉，第二家合肥工廠將采用更復(fù)雜的工藝技術(shù)(與美光、三星和SK海力士產(chǎn)品相比仍有一定差距)，可能用于制造HBM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存設(shè)備和封裝。


2025年HBM整體市場(chǎng)有望達(dá)到20億美元以上

HBM產(chǎn)品問世至今，HBM技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至第四代。隨著AMD、英偉達(dá)等推出的GPU競(jìng)相搭載HBM芯片，HBM正成為算力軍備競(jìng)賽的核心。

市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)TrendForce指出，高端AI服務(wù)器需采用的高端AI芯片，將推升2023-2024年高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）的需求。市場(chǎng)規(guī)模上，該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2023年全球HBM需求量將增近六成，達(dá)到2.9億GB，2024年將再增長(zhǎng)30%，2025年HBM整體市場(chǎng)有望達(dá)到20億美元以上。

從產(chǎn)業(yè)鏈上看，HBM市場(chǎng)火熱也讓封裝、材料、設(shè)備等環(huán)節(jié)隨之受益。

封裝環(huán)節(jié)：由于HBM需要集成多個(gè)芯片，因此封裝成為制造該產(chǎn)品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。譬如三星與SK海力士無法將HBM以成品形式供給客戶，而是需要經(jīng)過臺(tái)積電集成。臺(tái)積電之外，三星和SK海力士也在考慮增加封裝生產(chǎn)線。

材料端：HBM多層堆疊對(duì)于制造材料尤其是前驅(qū)體的用量成倍提升，制造材料核心廠商包括雅克科技、神工股份等；對(duì)于封裝材料：HBM將帶動(dòng)TSV和晶圓級(jí)封裝需求增長(zhǎng)，而且對(duì)封裝高度、散熱性能提出更高要求，封裝材料核心廠商包括聯(lián)瑞新材、華海誠(chéng)科、飛凱材料等。

設(shè)備端：由于獨(dú)特的3D堆疊結(jié)構(gòu)，HBM芯片為上游設(shè)備帶來了新的增量——前道環(huán)節(jié)，HBM需要通過TSV來進(jìn)行垂直方向連接，增加了TSV刻蝕設(shè)備需求；中段環(huán)節(jié)，HBM帶來了更多的晶圓級(jí)封裝設(shè)備需求；后道環(huán)節(jié)，HBM的多芯片堆疊帶來diebond設(shè)備和測(cè)試設(shè)備需求增長(zhǎng)。