de.wedoany.com-Bericht: Samsung Electronics und SK Hynix überdenken derzeit ihre Pläne zur Einführung der Hybrid-Bonding-Technologie in der nächsten Generation von High-Bandwidth Memory (HBM), da die Notwendigkeit der beiden Kernvorteile dieser Technologie – reduzierte Dicke und verbesserte Wärmeableitung – abnimmt.
Branchenkreisen zufolge könnte der vollständige Einsatz von Hybrid Bonding in der nächsten HBM-Generation später als erwartet erfolgen. Bisher wurde prognostiziert, dass die Technologie erstmals ab HBM4 (der sechsten HBM-Generation) zum Einsatz kommen könnte, doch aufgrund der hohen technischen Schwierigkeiten hat sich diese Prognose nicht bewahrheitet. Derzeit wird angenommen, dass die Technologie möglicherweise ab dem 16-Lagen-HBM4E (der siebten HBM-Generation) eingesetzt wird, womit sich der erwartete Einführungszeitpunkt bereits verzögert hat. Aktuell setzen Samsung Electronics und SK Hynix in der Massenproduktion weiterhin auf die Thermokompressions-Bonding-Technologie (TC Bonding), bei der zwischen den DRAM-Schichten winzige Bumps und Underfill-Material eingebracht werden, die durch Hitze und Druck verbunden werden.
Die Hybrid-Bonding-Technologie verbindet hingegen die Kupferleitungen der einzelnen DRAM-Schichten direkt miteinander, wodurch Bumps und Underfill-Material entfallen. Dies trägt dazu bei, die Gesamtdicke des HBM zu reduzieren und die Wärmeableitungseigenschaften sowie die Energieeffizienz zu verbessern. Branchenvertreter weisen jedoch darauf hin, dass die beiden Hauptantriebskräfte für den Einsatz von Hybrid Bonding nachlassen. Einerseits lockern sich die Dickenstandards für HBM: Die Dicke von HBM3E beträgt 720 Mikrometer, während sie für HBM4 auf 775 Mikrometer angehoben wurde, da die Anzahl der gestapelten DRAM-Schichten bei HBM4 von bisher 8 und 12 auf 12 und 16 erhöht wurde. Die internationale Halbleiterstandardisierungsorganisation JEDEC erwägt sogar, den Dickenstandard für die nächste HBM-Generation mit 20 gestapelten Schichten (z. B. HBM5) von 900 auf etwa 1000 Mikrometer zu erhöhen. Andererseits verzögert sich die Nachfrage von Kernkunden wie Nvidia nach HBM mit hoher Stapelzahl. Ein Mitarbeiter eines Speicherherstellers wies darauf hin, dass noch keine aktiven Gespräche mit Kunden über 16-Lagen-HBM geführt wurden und das 12-Lagen-Produkt von HBM4E wahrscheinlich weiterhin das Hauptprodukt sein wird.
Um die Vorteile von Hybrid Bonding in Bezug auf die Wärmeableitung zu ersetzen, erforschen Samsung Electronics und SK Hynix alternative Lösungen. Samsung Electronics hat den Heat Path Block (HPB) vorgeschlagen, während SK Hynix das Konzept des iHBM (ICE HBM) eingeführt hat. Beide Ansätze sehen ein spezielles Bauteil zur Wärmeableitung neben dem HBM-Kern-Chip vor. Branchenkenner aus der Verpackungsindustrie erklären, dass diese Technologie in der Umsetzung und Anordnung nicht allzu schwierig sei, eine klare Kommerzialisierungsperspektive biete und für Speicherunternehmen eine stabile Option darstelle. Beide Unternehmen testen derzeit den Einsatz dieser Technologie bei HBM5.
Obwohl sich der Einsatz von Hybrid Bonding verzögern könnte, setzen Samsung Electronics und SK Hynix die Forschung und Entwicklung dieser Technologie fort. Langfristig wird die steigende Anzahl und Dichte der internen I/Os (Ein-/Ausgabeanschlüsse) in HBM die Hybrid-Bonding-Technologie erforderlich machen. Die Anzahl der I/Os bei HBM4 hat sich im Vergleich zur Vorgängergeneration HBM3E auf 2048 verdoppelt. TC Bonding kann die weitere Zunahme der I/O-Dichte kaum unterstützen, da die Bumps nach dem Schmelzen seitlich diffundieren. Branchenkenner aus der Verpackungsindustrie weisen darauf hin, dass, wenn sich die Anzahl der I/Os bei HBM5E erneut auf 4096 verdoppelt, der I/O-Abstand extrem gering sein wird und der Einsatz der Hybrid-Bonding-Technologie unumgänglich sein wird.
