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为争夺HBM4市场 SK海力士新技术进入验证阶段

2026-03-10
来源:芯智讯

3月9日消息,据韩媒ZDNet报道,在人工智能(AI)热潮之下,高带宽内存(HBM)已经成为支撑全球AI基础设施的最核心零组件。为争夺最新的HBM市场的主导权,SK海力士三星电子之间的竞争正日益激烈。

报道称,SK海力士正积极寻求HBM封装技术的重大变革,其已拟定了一套性能大幅跃升的秘密对策,目的是在不进行大规模制程转换的前提下,大幅强化HBM的稳定性与整体性能,目前该项新技术正处于密集的验证阶段。

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具体来说,在即将量产的HBM4规格中,产品将直接从12层堆叠起步,展现了极高的技术门槛。而为抢占市场先机,SK海力士目前已经启动了HBM4的首批量产作业。由于HBM4从生产到交货的时间大约需要6个月,这代表了SK海力士此举是为了在主要客户英伟达(NVIDIA) 正式完成品质测试之前,采取先发制人的量产策略。

然而,要达到最高性能并非易事。业界此前一直对SK海力士HBM4的性能与稳定性下降抱有疑虑,主要原因在于英伟达对HBM4提出了极高的规格要求,包括:单个引脚传输速度(Pin Speed)高达11.7Gbps,远远超出了该产品原先设定的8Gbps标准,这导致开发难度呈现指数级的攀升。

事实上,在结合AI加速器进行的2.5D封装测试过程中,SK海力士的HBM4确实在挑战最高性能时曾遭遇了瓶颈,直到2026年初仍持续对部分电路进行改善,这也使得业界预估的大规模量产(Ramp-up)时程被迫稍微延后。

尽管如此,业界普遍认为SK海力士在供应英伟达HBM4方面出现重大波折的可能性极低。这主要归因于当前供应链的现实状况。如果英伟达坚守极端的高规格要求,恐将严重限制其在2026年下半年推出最新型AI加速器“Rubin”的供应量。

另一方面,目前在HBM4领域获得领先的三星电子(三星首批HBM4正式出货),考量其良率及1c DRAM的投资现况,短期内亦难以大幅扩张供应量。因此,市场指出,英伟达极有可能将初期采购的HBM4性能条件放宽至10Gbps。

尽管供货无虞,但正如半导体市场人士所言,HBM供应链不仅看重速度,更需要综合考量良率与供应链的稳定性,因此SK海力士将占据最大供应比例的预测依然有效。但为了达到最高效能,技术上的改善工作必须持续并行,这是一个不容安于现状的时刻。

市场专家指出,限制HBM4效能提升的最大症结点在于“输入/输出(I/O)”数量的迅速扩张。在这一技术难题上,SK海力士面临着比竞争对手更严苛的条件。相较于三星电子,SK海力士采用的是前一代的1b(第五代10nm级)DRAM。同时,其底层逻辑裸片采用的是台积电(TSMC)的12nm制程,这与三星电子(采用自家晶圆代工的4nm制程)相比,在电路整合度上较低。这些因素都使得SK海力士在面对I/O数量增加所带来的副作用时,显得更为脆弱。

为了突破上述的物理与性能极限,SK海力士正将目光投向全新的封装工法,并计划将其应用于HBM4及未来的下一代产品中。这项被视为“秘密武器”的新技术,其核心策略主要聚焦于两大方向,包括提升核心裸片(Core Die)厚度,以及缩减DRAM间的间距(Gap)。

首先,在DRAM厚度的处理上,为了符合HBM4封装高度必须控制在775微米(Micrometer)以下的严格规范,业界传统做法是采用薄化制程(Thinning),将DRAM的背面大幅减薄。然而,过度削薄的DRAM不仅会导致芯片性能不可逆的衰退,更会使其对外部物理冲击的抵抗力大幅下降,极易受损。为了解决此痛点,SK海力士计划反其道而行,将部分上层DRAM的厚度增加,以此来从根本上强化HBM4的物理结构稳定性。

其次,为了在增加DRAM厚度的同时,确保整体的封装高度不会超出标准限制,SK海力士必须进一步压缩各层DRAM之间的间距。这项缩减间距的工法不仅解决了高度限制,更带来了意想不到的双重效益。当DRAM层与层之间的距离拉近后,数据传输的路径缩短,讯号传递速度将显著提升;同时,从底层逻辑裸片将电力输送至DRAM最顶层所需的能量耗损也随之减少,大幅优化了整体的电力效率(Power Efficiency)。

事实上,这项创新技术的成败关键,完全取决于“操作难度”。当DRAM层之间的间隙被极度压缩后,要在这微小的缝隙中稳定且均匀地注入MUF(Molded Underfill,模制底部填充剂)材料,将变得极度困难。 MUF在封装结构中扮演着保护DRAM以及绝缘体的关键角色,如果在涂布过程中发生不均匀,或是内部产生了空洞(Void),将会直接导致芯片报废,严重打击产品良率。

针对这项最棘手的挑战,SK海力士已经成功研发出能够完美克服此问题的全新封装技术。虽然SK海力士目前并未对外公开该技术的具体细节,但其核心优势在于:能够在不进行大规模制程转换、也不需要添购庞大新设备的情况下,以稳定且高良率的方式成功缩减DRAM间距。据了解,近期SK海力士内部进行的相关测试结果呈现出非常正面的数据,为该技术的量产注入了一剂强心针。

一旦SK海力士能够迅速将这项新封装技术推进至商业化量产阶段,预期将能在HBM4以及未来的次世代记忆体产品中,极为有效地缩减DRAM间距并提升整体效能。当然,任何新技术在实际导入大规模量产时,仍有可能面临不可预期的困难与波折。

熟知此技术发展的市场权威人士对此表示,SK海力士为了突破现有HBM架构的物理极限,所精心设计的这套全新封装工法,目前正处于非常活跃的验证阶段。这项技术最大的战略价值在于,它允许企业在无需投入大量资本进行设备更新的条件下,实质性地改善HBM的核心效能。未来一旦成功商业化并投入市场,其对整个半导体产业链所产生的颠覆性效应与波及影响,绝对不容小觑。

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