Samsung Electronics与SK hynix竞争的下一代高带宽内存HBM4。图片来源:Shutterstock

第六代高带宽内存(HBM4)的竞争格局正在发生变化。随着国际半导体标准组织JEDEC将HBM4封装厚度上限由720μm上调至约775μm,Samsung Electronics与SK hynix正重新评估下一代互连技术“混合键合”的导入时点。

在标准调整之前,要满足HBM4 720μm的厚度限制,DRAM堆叠过程中必须将芯片减薄至接近极限,这在现有工艺条件下几乎难以实现。也因此,业界一度普遍认为,HBM4将不得不导入混合键合。不过,随着JEDEC参与方Samsung Electronics、SK hynix、Micron以及NVIDIA、AMD等就上调厚度上限达成一致,这一判断开始出现变化。

新增的55μm空间,重新打开了堆叠工艺的选择范围。即便不去除凸点,16层堆叠也获得了更多余量,基于凸点的既有封装路线因此再次具备升级空间。此次调整放宽的是物理约束,而非性能指标,这意味着HBM4在带宽与容量目标上并未改变,变化的只是实现这些目标的封装方式。

HBM4规格本身已经确定。根据JEDEC公开的JESD270-4标准,HBM4采用2048-bit接口,每针脚传输速率为8Gb/s,单堆叠最高带宽可达2TB/s。独立通道数量由HBM3的16个增至32个,每个通道配置2个伪通道。堆叠层数支持4层至16层;若采用32Gb die进行16层堆叠,单堆叠容量可达64GB。

55μm余量改写HBM4竞争格局,混合键合导入节奏暂缓

HBM通过垂直堆叠DRAM实现高带宽。芯片之间用于连接的微凸点(Bump)以及填充其间的粘接材料,都会占用封装空间。

SK hynix采用的是Advanced MR-MUF工艺,即注入液态树脂后完成固化;Samsung Electronics长期使用的TC-NCF工艺,则是在芯片之间置入薄膜形态的粘接材料,再通过加热加压完成键合。这两种方案在堆叠层数提升时,都会显著推高厚度压力。此前若要将16层堆叠压缩至720μm以内,除彻底去除凸点外,几乎没有更现实的选择。

然而,作为此前被视为“几乎唯一方案”的混合键合,导入难度并不低。该技术通过去除影响厚度的凸点,使芯片表面的铜层与绝缘层直接键合,从而降低整体厚度,并改善散热与能效。但与此同时,混合键合需要建设专用产线,设备投资压力较大,且表面平坦化、超洁净环境管理等因素都会直接影响良率。

随着新增55μm空间释放,基于凸点的既有工艺也被认为有望支持16层堆叠,混合键合的实际导入时点因此可能推迟至第七代产品HBM4E,甚至更后续产品。

在这一背景下,两家公司的路线选择也出现分化。SK hynix更倾向于将已完成验证的MR-MUF工艺继续升级至16层,以优先确保稳定良率,并相应放缓混合键合专用设备的投资节奏,转向以盈利能力为核心的供货策略。相比之下,Samsung Electronics此前曾将率先导入混合键合作为争夺技术主导权的重要选项之一。如今在规格放宽后,客户对高成本、高风险新技术的需求动力有所减弱,这也成为影响其决策的重要变量。

这种变化已开始传导至供应链。混合键合新设备订单节奏有所后移,而既有工艺与检测环节的订单则出现提前。半导体检测设备企业UniTest于23日公告称,已与SK hynix签署HBM4晶圆测试机供货合同,合同金额为226.8亿韩元,相当于其最近一期合并营收的20.58%。

公告显示,合同期限为2026年7月23日至10月8日,不足3个月。该合同为确定性合同而非附条件合同,付款条件为设备进场后支付90%,安装调试完成后支付10%。UniTest去年实现营收1102亿韩元,营业亏损211亿韩元;公司与SK hynix在过去3年内也有同类合同履约记录。

不过,厚度限制放宽所带来的时间窗口预计不会太长。进入16层以上更高堆叠阶段,以及I/O端子大幅增加的定制HBM阶段后,信号传输与散热要求仍将再次逼近临界点。业界预计,在HBM4量产阶段,围绕既有键合工艺升级的竞争将持续展开;与此同时,两家公司仍会同步投入资源,面向HBM4E推进混合键合良率提升。正如业内人士所言:“当前需要同时应对HBM4与HBM4E两条开发战线。”

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