三星HBM4將採用混合鍵合

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來源：本文編譯自tomshardware，謝謝。

三星在韓國首爾舉行的人工智慧半導體論壇上透露，該公司計劃在其HBM4中採用混合鍵合技術，以降低發熱量並實現超寬記憶體介面。相比之下，據EBN報道，該公司的競爭對手SK海力士可能會推遲採用混合鍵合技術。

高頻寬儲存器 (HBM) 將多個儲存裝置堆疊在一個基片上。目前，HBM 堆疊中的儲存晶片通常使用微凸塊（用於在堆疊晶片之間傳輸資料、電源和控制訊號）連線在一起，並使用諸如模壓底部填充 (MR-MUF) 或非導電薄膜熱壓 (TC-NCF) 等技術進行鍵合。

這些晶片也透過嵌入每個晶片內部的矽通孔 (TSV) 進行垂直互連（透過每個 DRAM 晶片傳輸資料、時鐘、控制訊號、電源和地線）。然而，隨著 HBM 速度的提升和 DRAM 裝置數量的增加，微凸塊會變得效率低下，因為它們會限制性能和功率效率。

這正是混合鍵合發揮作用的地方。混合鍵合是一種 3D 整合技術，透過鍵合銅與銅以及氧化物與氧化物表面直接連線晶片，無需使用微凸塊。混合鍵合支援小於 10 µm 的互連間距，與傳統的基於凸塊的堆疊相比，可提供更低的電阻和電容、更高的密度、更佳的熱效能以及更薄的 3D 堆疊。

然而，存在一個問題。混合鍵合是一種相當昂貴的技術。儘管三大 HBM 記憶體製造商都曾考慮將其用於 12-Hi HBM3E，但美光和三星最終選擇了 TC-NCF，而 SK 海力士則採用了 MR-MUF。三星計劃在 HBM4 中使用混合鍵合，而 SK 海力士正在開發一種先進的 MR-MUF 技術，並將混合鍵合作為備用工藝。

SK海力士可能會使用傳統的模塑底部填充而非混合鍵合，這是有原因的。混合鍵合所需的專用裝置比傳統封裝工具昂貴得多，而且需要晶圓廠更大的物理空間。

這會影響資本效率，尤其是在晶圓廠面積有限的情況下。因此，SK海力士正在謹慎行事。如果發現其先進的MR-MUF技術能夠提供相同（或相似）的效能結果和良好的良率，它寧願至少再堅持一代MR-MUF。

SK 海力士可能繼續使用 MR-MUF 工藝再生產一代的另一個原因是，其先進的 MR-MUF 技術能夠實現比上一代底部填充材料更薄的 HBM 儲存器堆疊。這使得該公司能夠生產符合 JEDEC HBM4 規範的 16-Hi HBM4 堆疊。該規範規定 HBM4 封裝的最大高度為 775 µm，與 16-Hi HBM3E 堆疊的最大高度約 800 µm 相比略低。如果 SK 海力士能夠使用現有工具和技術滿足 JEDEC 的規範，那麼使用混合鍵合技術對該公司的吸引力就會大大降低。

三星擁有自己的晶圓廠裝置製造商Semes，這在一定程度上降低了其晶圓廠成本。然而，目前尚不清楚Semes能否為其母公司生產先進的混合鍵合裝置。

儘管如此，混合鍵合技術在未來仍將得到應用，因此業界正在關注三星能否透過混合鍵合技術使其HBM4獲得認證。成功獲得認證將重塑競爭格局，使三星在效能、熱特性和訊號密度方面獲得技術和商業優勢。因此，在2026年開始量產HBM4後，三星或將憑藉其HBM4從美光和SK海力士手中奪回市場份額。

三星、SK海力士採用混合鍵合技術，改變半導體供應鏈

三星電子和SK海力士正在考慮將混合鍵合技術引入下一代高頻寬儲存器（HBM）堆疊方法，這將引發半導體裝置供應鏈的預期轉變。混合鍵合是一種透過銅堆疊晶片的方法，無需使用連線HBM上DRAM的“凸塊”。這可以減小晶片尺寸，同時將功率效率等效能指標提高至少兩倍。

現有的HBM堆疊工藝採用了SEMES、HANMI Semiconductor和韓華等公司的“TC鍵合機”裝置，但韓國國內尚無一家企業具備混合鍵合裝置的量產能力。隨著全球最大的半導體裝置公司應用材料公司宣佈進軍HBM混合鍵合裝置市場，預計未來供應鏈的競爭將愈演愈烈。

據業內人士7日透露，三星電子、SK海力士等儲存半導體企業正積極推動混合鍵合技術應用於下一代HBM產品的量產。三星電子預計將該技術應用於其HBM4（第六代HBM）產品，最早可能於明年上市；SK海力士則計劃將其應用於第七代HBM（HBM4E）。

目前市場上供應的最新 HBM3E（第五代 HBM）量產採用了 TC 鍵合機裝置。TC 鍵合機是一種關鍵裝置，它透過施加熱量和壓力來連線單個 DRAM，將透過凸塊連線的單個晶片按設定的間隔堆疊並固定。三星電子從 SEMES 和日本 Shinkawa 採購 TC 鍵合機，而 SK 海力士則以韓美半導體和韓華為主要供應商。為英偉達供應 HBM 的美國美光公司也使用了韓美半導體和 Shinkawa 的裝置。

雖然新川和新加坡的ASMPT都向儲存半導體企業供應TC Bonder裝置，但據悉，目前國內半導體裝置企業佔據了TC Bonder市場的80%以上，HBM3E用TC Bonder市場則被韓美半導體有效壟斷。

SK海力士預計將從韓華半導體獲得大量TC鍵合裝置，用於量產12層HBM3E，並將於今年第二季度開始供應給英偉達。三星電子也在其HBM生產線上部署了相當數量的SEMES裝置。

半導體裝置行業相關人士表示，“由於HBM需求比預想的大幅增加，韓美半導體等國內企業的TC鍵合機供應量有所增加”，並補充道，“為了按時交付已完成供應合同的HBM，訂單必然會集中到能夠穩定量產的企業身上”。

隨著下一代HBM混合鍵合市場的蓬勃發展，預計半導體裝置生態系統將發生翻天覆地的變化。一旦混合鍵合技術開始應用，它很可能成為下一代HBM堆疊的主流方法。

應用材料公司收購了VESI公司9%的股權，VESI是全球唯一一家能夠量產混合鍵合所需先進鍵合裝置的公司。此外，應用材料公司還積極向系統半導體市場供應混合鍵合裝置。

包括韓美半導體和韓華半導體在內的韓國國內半導體裝置公司也在加速開發下一代堆疊裝置。韓美半導體和韓華半導體計劃在混合鍵合的基礎上，進一步開發無助焊劑鍵合裝置，以增強競爭力。無助焊劑鍵合在技術上比混合鍵合難度低，但其優勢在於無需助焊劑即可進行堆疊，從而縮小晶片尺寸。助焊劑會附著在凸塊上，用於晶片對準和去除氧化膜。因此，據報道，美光等公司正在考慮將其用於下一代HBM堆疊。

參考連結

https://www.tomshardware.com/pc-components/dram/samsung-to-adopt-hybrid-bonding-for-hbm4-memory

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