9月3日,在SEMICON Taiwan 2024 展會期間的“異質(zhì)整合國際高峰論壇”上,SK 海力士封裝(PKG)研發(fā)副社長李康旭(Kangwook Lee)以“準(zhǔn)備AI 時(shí)代的HBM和先進(jìn)封裝技術(shù)”為題,分享了SK 海力士最新的HBM技術(shù),。
SK海力士的HBM規(guī)劃
李康旭指出, HBM 是克服“存儲墻”(Memory Walls)的最優(yōu)解決方案,,基于其強(qiáng)大的I/O 并行化能力,,使HBM 成為Al 系統(tǒng)中用于訓(xùn)練和推理的最高規(guī)格DRAM。
根據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品(Application)不同,,使用的HBM數(shù)量也不同,。隨著HBM技術(shù)的發(fā)展,在訓(xùn)練和推理AI 服務(wù)器中搭載HBM 平均數(shù)量也會增加,,如近期訓(xùn)練服務(wù)器應(yīng)用需要8 個(gè)HBM3E,,推理則只需要4-5 個(gè),長遠(yuǎn)估算可能分別要12 個(gè)和8 個(gè)HBM4 /HBM4E,。
李康旭表示,,SK 海力士計(jì)劃在2025 年推出12 層的HBM4 產(chǎn)品,通過自家研發(fā)的封裝技術(shù),在HBM 產(chǎn)品的能效和散熱性能上更具競爭力,。
有趣的是,,SK 海力士到HBM3E 仍是DRAM 基礎(chǔ)裸片(Base Die),采用2.5D 系統(tǒng)級封裝,,到HBM4 考慮將DRAM Base Die 改成Logic Base Die,,使性能和能效獲得進(jìn)一步提升。此外,,到了HBM5 架構(gòu)可能再次改變,,SK 海力士目前正評估包括2.5D 和3D 系統(tǒng)級封裝(SiP)在內(nèi)的各種方案。
不過,,SK海力士在邏輯制程的能力上存在一定的欠缺,,為了解決這一問題,SK海力士考慮和臺積電進(jìn)行合作,。雖然此前SK海力士自己制造Base Die,,但從第6代的HBM4開始,將會委托臺積電生產(chǎn)Base Die,,以進(jìn)一步增強(qiáng)功能,。
提到未來HBM 技術(shù)挑戰(zhàn),李康旭表示在封裝,、設(shè)計(jì)面臨許多挑戰(zhàn),,以封裝來說是堆疊數(shù)限制,更希望直接結(jié)合邏輯芯片和HBM 堆疊,,客戶目前也對3D SIP 感興趣,,因此3D SIP、存儲芯片帶寬,、結(jié)合客戶需求和協(xié)作,,都是未來挑戰(zhàn)之一。
對于一些新創(chuàng)AI芯片公司出于成本考慮,,采用增大片上SRAM來減少對于HBM的依賴的做法,,李康旭認(rèn)為,這主要仍取決于產(chǎn)品應(yīng)用,,有些公司宣稱HBM 太貴,,所以找尋其他不需要HBM 的解決方案,但仍需要看具體情況,,高性能計(jì)算產(chǎn)品仍需要HBM ,,但某些應(yīng)用可能不需要有HBM,主要仍取決于應(yīng)用場景,。
兩種封裝路線:MR-MUF 和Hybrid Bonding
SK 海力士目前的HBM 產(chǎn)品主要采用MR-MUF 封裝技術(shù),,具有低壓,、低溫鍵合和批量熱處理的優(yōu)勢,在生產(chǎn)效率和可靠性優(yōu)于TC-NCF 制程,。此外,,具有高熱導(dǎo)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(shí)起連接電路作用的微小鼓包型材料)的形成,散熱可比TC-NCF 制程有36% 性能優(yōu)勢,。
但是由于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(shù),。李康旭指出,,公司8 層HBM3/HBM3E 使用MR-MUF技術(shù);12層HBM3/HBM3E 將采用Advanced MR-MUF技術(shù),;明年下半年準(zhǔn)備出貨的12 層HBM4 同樣采Advanced MR-MUF 技術(shù),;至于后續(xù)的16 層HBM4/ HBM4E 將同步采用Advanced MR-MUF 和混合鍵合(Hybrid Bonding)兩種技術(shù),未來堆疊20 層以上產(chǎn)品(如HBM5)則將轉(zhuǎn)向Hybrid Bonding 前進(jìn),。
李康旭指出,,SK海力士目前正在研發(fā)16 層產(chǎn)品相關(guān)技術(shù),最近確認(rèn)對16 層產(chǎn)品仍可適用Advanced MR-MUF技術(shù)的可能性,。此外,,SK海力士此前也表示,從HBM4E 開始會更強(qiáng)調(diào)“定制化HBM”,,以應(yīng)對各種客戶需求,,如提升芯片效率。
李康旭解釋,,標(biāo)準(zhǔn)HBM 和定制化HBM 核心芯片相同,,但是Base Die(基礎(chǔ)芯片)不同,主要是再加入客戶的IP,,芯片效率也可能更高,。
另據(jù)韓媒報(bào)道,SK 海力士將小芯片技術(shù)(chiplet)導(dǎo)入存儲控制器(memory controller),。對此,,李康旭表示目前控制器是在單芯片(SoC)中,但未來會針對小芯片封裝技術(shù),,結(jié)合存儲控制器,。除了HBM 外,,SSD 的SoC 控制器也會采用這項(xiàng)技術(shù),。