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“準備AI 時代的HBM和先進封裝技術(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，基于其強大的I/O 并行化能力，使HBM 成為Al 系統(tǒng)中用于訓練和推理的最高規(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，如近期訓練服務(wù)器應(yīng)用需要8 個HBM3E，推理則只需要4-5 個，長遠估算可能分別要12 個和8 個HBM4 /HBM4E。
李康旭表示，SK 海力士計劃在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，以進一步增強功能。
提到未來HBM 技術(shù)挑戰(zhàn)，李康旭表示在封裝、設(shè)計面臨許多挑戰(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 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。
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，標準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)韓媒報道，SK 海力士將小芯片技術(shù)（chiplet）導入存儲控制器（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技術(shù)。
