隨著高頻寬記憶體（HBM）邁向 HBM4E 與 HBM5 的高堆疊時代，韓國三星電子近日確認已申請一項全新的 HBM 封裝專利。該專利聚焦於重塑用來保護記憶體裸晶的「虛擬裸晶」結構，目的在解決晶片剝離、裂紋及翹曲等問題，進一步追求高堆疊 HBM 的結構與良率穩定性。
在 HBM 的標準架構中，多層記憶體裸晶會垂直堆疊於基礎裸晶之上，而最頂部則會放置虛擬裸晶，其主要作用是讓整體封裝高度符合規格，並提供關鍵的機械保護與散熱功能。然而，當堆疊層數突破 12 層甚至達到 16 層以上時，最頂部虛擬裸晶的可靠性便成為影響良率與長期穩定性的核心變數。數據顯示，HBM 由 8 層增加至 12 層堆疊時，良率通常會下滑 10% 至 20%。而若推進至 16 層，良率更可能大幅驟降至 40% 至 60% 的區間。因此，透過改善虛擬裸晶結構來對抗翹曲與熱膨脹差異，成為挽救良率的關鍵解方。
根據專利資料，三星針對堆疊最頂部的虛擬裸晶，開發了特殊的3段階梯式＋曲面側面加工技術。在製程上，三星導入了深槽切割（Deep Groove Sawing）」法，這是一種利用雷射進行高精度切割的技術，相較於傳統機械式鋸片，它能更深、更精密地刻出凹槽，並將半導體晶體結構的損傷降至最低。
經過加工後的虛擬裸晶，呈現下窄上寬的倒金字塔形態。其側面被劃分為三個層次，在每個連接處都具有斜率急遽變化的不連續結構，並搭配頂部凸起的曲面設計。這種創新設計打破了傳統單純的垂直側面，預期能大幅提升晶片的機械強度。此外，該專利亦在非接合區域（NBR）預先設計了溝槽，這項巧思成功解決了在切割過程中產生的殘骸碎片污染接合界面的問題，進而強化了熔融鍵合的可靠度。
在散熱管理方面，三星將接合絕緣層底面與水平延伸面之間的垂直距離，精密控制在 1~10㎛，確保熱傳導效率維持在原有水準。同時，專利中還包含改變突出面結構以最小化成型層體積的方案，這被認為有機會進一步改善整體的散熱路徑。
市場相關人士對此評估指出，在 12 層以上的高堆疊 HBM 產品中，頂層虛擬裸晶的翹曲問題確實是牽動良率的關鍵要害，三星這項專利顯然是瞄準 16 層以上 HBM5 所預備的未來前瞻性技術。外界預期，三星未來將把此項創新結構與混合鍵合（Hybrid Bonding）、散熱路徑區塊等現有先進封裝技術相結合，藉由全面強化的可靠性競爭力，在激烈的 HBM 市場中強勢擴大市佔率。
(首圖來源：三星)
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