de.wedoany.com-Bericht: Samsung Electronics aus Südkorea und SK Hynix aus Südkorea haben 2026 nacheinander angekündigt, dass die 16-lagige Stapelung von HBM4 in die Hochlaufphase der Massenproduktion eingetreten ist. Da ein einzelner Speicher-Chip mehr DRAM-Dies, Through-Silicon Vias und Mikro-Bumps integriert, beginnt die Präzision der Wafer-Testphase die endgültige Ausbeute direkt zu beeinflussen. Die bisher als Testverbrauchsmaterial betrachtete Prüfkarte wird zu einer Schlüsselausrüstung zur Kontrolle der Ausschussrate und der Produktionskosten in der HBM4-Fertigung.
Die Prüfkarte kontaktiert die Wafer-Pads über Zehntausende von mikrometergroßen Nadeln, um elektrische Leistungstests und Defektselektion der Chips durchzuführen. Das 16-lagige HBM4 verwendet eine vertikale Stapelung mehrerer Dies; ein Defekt in einer beliebigen Schicht kann zur Verschrottung des gesamten Chips führen. Bei einer angenommenen Ausbeute von 97 % pro Einzelschicht sinkt die Gesamtausbeute nach Abschluss des 16-lagigen Stapels auf unter 61 %. Daher müssen defekte Dies vor dem Stapelprozess so genau wie möglich aussortiert werden.
Faisal Goriawalla, Director of SLM Product Management bei Synopsys aus den USA, erklärte, dass Daten von Cloud-Dienstanbietern bereits gezeigt hätten, dass HBM-Ausfälle eine wichtige Ursache für GPU-Störungen in Rechenzentren seien. Der Speicherinterface von HBM4 wurde auf 2048 Bit erweitert, die Anzahl der Through-Silicon Vias und die Gesamtzahl der Mikro-Bumps haben weiter zugenommen, und der Abstand der externen Bumps schrumpft kontinuierlich. Dies stellt höhere Anforderungen an die Positioniergenauigkeit, Kanaldichte, Signalintegrität und Kontaktstabilität der Prüfkarte.
Feine Abstände stellen die direkteste fertigungstechnische Herausforderung dar. Der Bump-Abstand von HBM4 wurde auf unter 40 Mikrometer komprimiert, in einigen Bereichen nähert er sich 10 Mikrometern. Die Positioniergenauigkeit der Prüfnadeln muss innerhalb von ±1 Mikrometer kontrolliert werden, während gleichzeitig eine gleichmäßige Krafteinwirkung auf Zehntausende von Nadeln gewährleistet sein muss. Herkömmliche Cantilever-Nadeln können diese Anforderungen nicht erfüllen; MEMS-Nadeln, die mittels Lithografie und Mikrobearbeitungstechnologie hergestellt werden, entwickeln sich zur Hauptlösung für High-End-HBM-Tests.
Gleichzeitig müssen HBM4-Tests auch mit hohen Strömen, Hochgeschwindigkeitssignalen und hohen Wärmestromdichten umgehen. Der Spitzenstromverbrauch eines einzelnen gestapelten HBM4 ist im Vergleich zur Vorgängergeneration um über 50 % gestiegen. Eine einzelne Prüfkarte kann während des Tests Hunderte von Ampere führen, und lokale Hotspots beschleunigen den Verschleiß der Nadeln. Die Datenübertragungsrate von über 10 Gbit/s erfordert zudem die Verwendung von verlustarmen Materialien für das Substrat der Prüfkarte, eine strenge Kontrolle der differentiellen Leitungslängen und Impedanzkontinuität sowie die Reduzierung von Signalübersprechen zwischen benachbarten Kanälen.
Die durch die 16-lagige Stapelung verursachte Wärme führt auch zu Verformungen des Wafers und der Nadelstruktur. Ein 12-Zoll-Wafer kann bei Hochtemperaturtests eine Verbiegung von etwa 200 Mikrometern aufweisen. HBM-Tests müssen Umgebungen bei Raumtemperatur, hohen und niedrigen Temperaturen abdecken. Das Nadelmaterial muss über einen Bereich von minus 40 Grad Celsius bis 125 Grad Celsius einen relativ stabilen Kontaktwiderstand aufrechterhalten. Um Ausrichtungsabweichungen durch Temperaturänderungen zu minimieren, wechseln Substrate für High-End-Prüfkarten von traditionellem FR-4-Material zu Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Niedrigausdehnungskeramik und Glas.
Derzeit haben sich High-End-Prüfkarten von einfachen Nadelplatinen zu komplexen Testsystemen entwickelt, die Raumtransformationsschichten, mehrschichtige Substrate und hochdichte Nadelarrays umfassen. Aluminiumnitrid wird hauptsächlich zur Kombination von Wärmeableitung und thermischer Ausdehnungskontrolle verwendet, Siliziumkarbid ist für Tests mit höherer Leistungsdichte ausgelegt, und Glasmaterialien können für Hochgeschwindigkeitssignalpfade eingesetzt werden. Mit MEMS-Technologie hergestellte Nadeln ermöglichen die Kontrolle von Nadelspitzengröße, Elastizität und Kontaktkraft im Mikrometerbereich. Einige High-End-Produkte unterstützen über 500.000 Kontakte, und die Lebensdauer bestimmter Modelle erreicht eine Million Zyklen.
Der globale Markt für High-End-Speicherprüfkarten wird derzeit hauptsächlich von FormFactor aus den USA, Technoprobe aus Italien und MJC aus Japan dominiert. Diese drei Unternehmen kontrollieren zusammen über 70 % des weltweiten Marktanteils für MEMS-Prüfkarten im Speicherbereich. FormFactor ist bereits in das Lieferantensystem von Speicherherstellern wie Samsung Electronics aus Südkorea und SK Hynix aus Südkorea eingetreten. Die Preise für HBM4-begleitende Produkte sind im Vergleich zur Vorgängergeneration weiter gestiegen.
Chinesische Hersteller treiben ebenfalls die Massenproduktion von MEMS-Prüfkarten voran. Das chinesische Unternehmen QST (China) erreichte 2025 einen weltweiten Marktanteil von 3,87 % und belegte den sechsten Platz global. Allerdings befinden sich die auf HBM4 ausgerichteten Prüfkarten mit ultrafeinen Abständen, hohen Strömen und hohen Frequenzen noch in der Validierungsphase. Mit der Expansion der HBM-Produktionskapazitäten verlagert sich der Wettbewerbsschwerpunkt bei Prüfkarten von der bloßen Erhöhung der Nadelanzahl hin zu einem umfassenden Wettbewerb in den Bereichen Materialien, Wärmemanagement, Signalintegrität und mikrometergenauer Fertigungsfähigkeiten.
