三星将用混合键合技术生产HBM4 或有望夺回市场

三星在人工智能半导体论坛上透露，该公司计划在其HBM4中采用混合键合技术，以降低发热量并实现超宽内存接口。相比之下，据媒体报道，其竞争对手SK海力士可能会推迟采用混合键合技术。

高带宽存储器 (HBM) 将多个存储设备堆叠在一个基片上。目前，HBM 堆栈中的存储芯片通常使用微凸块（用于在堆叠芯片之间传输数据、电源和控制信号）连接在一起，并使用诸如模压底部填充 (MR-MUF) 或非导电薄膜热压 (TC-NCF) 等技术进行键合。

这些芯片也可通过嵌入每个芯片内部的硅通孔 (TSV) 进行垂直互连（通过每个 DRAM 芯片传输数据、时钟、控制信号、电源和地线）。但随着 HBM 速度的提升和 DRAM 设备数量的增加，由于性能和功率的限制，微凸块的效率越来越低。

混合键合技术由此而生。混合键合是一种 3D 集成技术，通过键合铜与铜以及氧化物与氧化物表面直接连接芯片，无需使用微凸块。混合键合支持小于 10 µm 的互连间距，与传统的基于凸块的堆叠相比，可提供更低的电阻和电容、更高的密度、更佳的热性能以及更薄的 3D 堆叠。

但混合键合是一种相当昂贵的技术。尽管三大HBM内存制造商都曾考虑将其用于 12-Hi HBM3E，但美光和三星最终选择了 TC-NCF，而 SK海力士则采用了MR-MUF。三星计划在 HBM4 中使用混合键合，而SK海力士正继续开发更先进的 MR-MUF 技术，并将混合键合作为备用工艺。

SK海力士可能会使用传统的模塑底部填充而非混合键合，这是有原因的。混合键合所需的专用设备比传统封装工具昂贵得多，而且需要晶圆厂更大的物理空间。这会影响资本效率，尤其是在晶圆厂面积有限的情况下。因此，SK海力士对MR-MUF寄以厚望：如果MR-MUF技术能够提供相同（或相似）的性能结果和良好的良率，这将给SK海力士带来巨大的投资节省。

SK 海力士继续使用 MR-MUF 工艺的另一个原因是，其先进的 MR-MUF 技术能够实现比上一代底部填充材料更薄的 HBM 存储器堆栈。这使得其能够生产符合 JEDEC HBM4 规范的 16-Hi HBM4 堆栈。该规范规定 HBM4 封装的最大高度为 775 µm，与 16-Hi HBM3E 堆栈的最大高度约 800 µm 相比略低。如果 SK 海力士能够使用现有工具和技术满足 JEDEC 的规范，那么使用混合键合技术对该公司的吸引力就会大大降低。

三星拥有自己的晶圆厂设备制造商Semes，这在一定程度上降低了其晶圆厂成本。然而，目前尚不清楚Semes能否为其母公司生产先进的混合键合设备。

尽管如此，混合键合技术在未来仍将得到应用，因此业界正在关注三星能否通过混合键合技术使其HBM4获得认证。成功获得认证将重塑竞争格局，使三星在性能、热特性和信号密度方面获得技术和商业优势。因此，在2026年开始量产HBM4后，三星或将凭借其HBM4从美光和SK海力士手中夺回市场份额。