突破 HBM 堆疊層數限制！SK 海力士走向先進封裝、Hybrid Bonding 兩路線

SEMICON Taiwan 2024 將於 9/4 盛大開展，其中異質整合國際高峰論壇已搶先開跑，這次論壇邀請到 SK 海力士封裝（PKG）研發副社長李康旭（Kangwook Lee）開講，以「準備 AI 時代的 HBM 和先進封裝技術」為題，分享 SK 海力士最新技術。

李康旭指出， HBM 是克服「記憶體牆」（Memory Walls）的最佳化解決方案，透過 I/O 並行化能力，使 HBM 成為 Al 系統中用於訓練和推斷的最高規格 DRAM。

根據應用產品（Application）不同，使用的 HBM 數也不同。隨著 HBM 世代發展，在訓練和推理 AI 伺服器中搭載 HBM 平均數量也會增加，如近期訓練伺服器需要 8 個 HBM3E、推理需要 4-5 個，長遠估算可能分別要 12 個和 8 個 HBM4/HBM4E 記憶體。

李康旭表示，SK 海力士計劃 2025 年將推出 12 層 HBM4 產品，透過自家研發的封裝技術，在 HBM 產品的能效和散熱性能具優秀產品競爭力。

有趣的是，SK 海力士到 HBM3E 仍是 DRAM 基礎裸片（Base Die），採用 2.5D 系統級封裝，到HBM4 考慮將 DRAM Base Die 改成 Logic Base Die，使性能和能效獲得提升。此外，到了 HBM5 架構可能出現改變，SK 海力士目前正評估包括 2.5D 和 3D 系統級封裝（SiP）在內的各種方案。

SK 海力士技術朝兩方向進行：封裝 MR-MUF 和 Hybrid Bonding

SK 海力士 HBM 產品採用 MR-MUF 封裝技術，具有低壓、低溫鍵合和批量熱處理的優勢，在生產效率和可靠性優於 TC-NCF 製程。此外，具有高熱導特性的 Gap-Fill 材料（填充空隙的材料）和高密度金屬凸塊（在垂直堆疊HBM DRAM時起連接電路作用的微小鼓包型材料）的形成，散熱可比 TC-NCF 製程有 36% 性能優勢。

由於堆疊將面臨高度限制，目前 SK 海力士不斷找尋新方法，在有限高度下塞入更多堆疊層數。李康旭指出，公司 8 層 HBM3/HBM3E 使用 MR-MUF技術；12層 HBM3/HBM3E 採用 Advanced MR-MUF技術；明年下半年準備出貨的 12 層 HBM4 同樣採 Advanced MR-MUF 技術；至於 16 層 HBM4/HBM4E 將同步採用 Advanced MR-MUF 和混合鍵合（Hybrid Bonding）兩種技術，未來堆疊 20 層以上產品（如 HBM5）則將轉向 Hybrid Bonding 前進。