4月19日，韓國存儲芯片大廠SK海力士宣布，近期已與晶圓代工大廠臺積電簽署了一份諒解備忘錄（MOU），雙方將合作生產(chǎn)下一代HBM，并通過先進的封裝技術(shù)提高邏輯和HBM的集成度。SK海力士計劃通過這一舉措著手開發(fā)將于2026年開始量產(chǎn)的HBM4，即HBM系列的第六代產(chǎn)品。

SK海力士表示，公司做為AI應用的內(nèi)存領域的領先者，與全球頂級邏輯代工廠臺積電攜手合作，將會繼續(xù)引領HBM技術(shù)創(chuàng)新。通過以構(gòu)建IC設計廠、晶圓代工廠、內(nèi)存廠三方技術(shù)合作的方式，公司將實現(xiàn)內(nèi)存產(chǎn)品性能的新突破。

據(jù)介紹，SK海力士與臺積電將首先致力于針對搭載于HBM封裝內(nèi)最底層的基礎裸片（Base Die）進行性能改善。HBM是將多個DRAM裸片（Core Die）堆疊在基礎裸片上，并通過TSV技術(shù)進行垂直連接而成?；A裸片也連接至GPU，發(fā)揮對HBM進行控制的作用。

SK海力士表示，以往的HBM產(chǎn)品，包括HBM3E（第五代HBM產(chǎn)品）都是采用公司自家制程技術(shù)來制造的基礎裸片。但從HBM4產(chǎn)品開始計劃采用臺積電的先進邏輯（Logic）制程技術(shù)，藉由基礎裸片采用超細微制成來增加更多的功能。由此，公司計劃生產(chǎn)在性能和功效等方面更廣的滿足客戶需求的客制化（Customized）HBM產(chǎn)品。

另外，SK海力士與臺積電的合作，雙方將協(xié)力優(yōu)化SK海力士的HBM產(chǎn)品和臺積電的CoWoS技術(shù)融合，共同應對HBM相關(guān)客戶的要求。


三星將采用16層堆疊工藝

三星半導體近日在韓國官網(wǎng)刊登了對兩位高管關(guān)于 HBM 內(nèi)存方面的采訪，采訪中這兩位高管表示，三星計劃將 TC-NCF 工藝用于 16 層 HBM4 內(nèi)存的生產(chǎn)。

TC-NCF 是一種有凸塊的傳統(tǒng)多層 DRAM 間鍵合工藝，相較于無凸塊的混合鍵合更為成熟；但因為凸塊的引入，采用 TC-NCF 生產(chǎn)相同層數(shù)的 HBM 內(nèi)存會相對更厚。

三星表示，其前不久成功采用 TC-NCF 鍵合工藝推出了 12 層堆疊的 36GB HBM3E 內(nèi)存。在該內(nèi)存生產(chǎn)過程中，三星針對發(fā)熱進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保證高堆疊層數(shù)下 HBM 的可靠性。

除繼續(xù)使用 TC-NCF 鍵合外，根據(jù)IT之家此前報道，未來三星在 HBM4 內(nèi)存生產(chǎn)中也會應用混合鍵合，采用“兩條腿走路”的策略。

三星高管表示，如果 AI 處理器和內(nèi)存廠商各自優(yōu)化產(chǎn)品，很難滿足未來 AGI 對算力的需求，因此兩方面的廠商需要通力合作，而為特定 AI 需求定制 HBM 內(nèi)存就是邁向 AGI 的第一步。三星電子將充分利用其全面的邏輯芯片代工、內(nèi)存生產(chǎn)、先進封裝業(yè)務，建立一個 HBM 內(nèi)存定制生態(tài)平臺，快速響應用戶的定制需求。

此外，三星電子已就未來的 3D HBM 內(nèi)存（將 HBM 和邏輯芯片垂直集成）與客戶進行了討論。

國產(chǎn)HBM進展

據(jù)《日本經(jīng)濟新聞》報道，中國內(nèi)存制造商長鑫存儲科技計劃生產(chǎn)用于人工智能和高性能計算處理器的高帶寬內(nèi)存。該公司目前正在采購必要的設備，因此預計一兩年內(nèi)不會推出HBM產(chǎn)品。

《日本經(jīng)濟新聞》援引消息人士的話說，長鑫存儲已向美國和日本的供應商下訂單，并獲得了用于HBM內(nèi)存組裝和測試的制造和測試設備。應用材料公司和泛林集團等美國頂級設備制造商獲得了美國政府的出口許可證，可以在2023年中期向這家中國芯片制造商出口晶圓廠工具。長鑫存儲為HBM生產(chǎn)確保關(guān)鍵設備的努力，凸顯了該公司計劃在利潤豐厚的人工智能計算市場中競爭的雄心壯志。

長鑫存儲已在合肥附近運營一座動態(tài)隨機存取內(nèi)存晶圓廠，并正在籌集資金以建設第二座工廠。據(jù)悉，第二家合肥工廠將采用更復雜的工藝技術(shù)(與美光、三星和SK海力士產(chǎn)品相比仍有一定差距)，可能用于制造HBM動態(tài)隨機存取內(nèi)存設備和封裝。


2025年HBM整體市場有望達到20億美元以上

HBM產(chǎn)品問世至今，HBM技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至第四代。隨著AMD、英偉達等推出的GPU競相搭載HBM芯片，HBM正成為算力軍備競賽的核心。

市場調(diào)研機構(gòu)TrendForce指出，高端AI服務器需采用的高端AI芯片，將推升2023-2024年高帶寬存儲器（HBM）的需求。市場規(guī)模上，該機構(gòu)預計2023年全球HBM需求量將增近六成，達到2.9億GB，2024年將再增長30%，2025年HBM整體市場有望達到20億美元以上。

從產(chǎn)業(yè)鏈上看，HBM市場火熱也讓封裝、材料、設備等環(huán)節(jié)隨之受益。

封裝環(huán)節(jié)：由于HBM需要集成多個芯片，因此封裝成為制造該產(chǎn)品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。譬如三星與SK海力士無法將HBM以成品形式供給客戶，而是需要經(jīng)過臺積電集成。臺積電之外，三星和SK海力士也在考慮增加封裝生產(chǎn)線。

材料端：HBM多層堆疊對于制造材料尤其是前驅(qū)體的用量成倍提升，制造材料核心廠商包括雅克科技、神工股份等；對于封裝材料：HBM將帶動TSV和晶圓級封裝需求增長，而且對封裝高度、散熱性能提出更高要求，封裝材料核心廠商包括聯(lián)瑞新材、華海誠科、飛凱材料等。

設備端：由于獨特的3D堆疊結(jié)構(gòu)，HBM芯片為上游設備帶來了新的增量——前道環(huán)節(jié)，HBM需要通過TSV來進行垂直方向連接，增加了TSV刻蝕設備需求；中段環(huán)節(jié)，HBM帶來了更多的晶圓級封裝設備需求；后道環(huán)節(jié)，HBM的多芯片堆疊帶來diebond設備和測試設備需求增長。