高頻寬記憶體風雲（二）記憶體業者的選擇

記憶體產業中個別企業，如何考慮增加HBM頻寬技術方向的選擇呢？

SK海力士（SK Hynix）是首先量產HBM的廠家，也是目前HBM市佔率最大的廠家，約佔市場一半的份額，其動向有指標性意義。

延伸報導名人講堂：高頻寬記憶體風雲（一）進程技術的分野

2023年11月Korean Business報導SK海力士的HBM4將採取2.5D扇出型先進封裝技術，目的是要省卻矽通孔（Through Silicon Via；TSV）昂貴的費用，而且有更多的I/O方式選項。報導中解釋封裝做法是將2片個別的晶片封裝整合成1個，而且無需使用基板，堆疊後厚度會大幅降低。但是完全沒解釋如何將高達12~16層DRAM上下線路連通，而這原是TSV執行的功能。之後的報導都是這個報導的衍生物，未有新的訊息。

SK海力士4月19日發布新聞，說與台積電簽訂合作生產下世代HBM的備忘錄。這個合作採用什麼先進封裝技術呢？備忘錄中也未說明，只在末了表示會優化SK海力士的HBM與台積電目前正在使用的CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）技術的整合，以響應一般客戶對於HBM的需求。

備忘錄中還有一個亮點，SK海力士計劃使用台積電的先進製程來製造前述HBM底層的邏輯晶粒，增加額外功能，以滿足顧客客製化的需求。這個做法以下將展開討論。

事實上，SK海力士自己已研發過銅混合鍵合技術，結果也在2022年、2023年發表在學術期刊以及會議論文集（conference proceeding）。

另外，SK海力士與英特爾（Intel）和NTT於1月底發布在日本的共同投資，其投資標的也是矽光子。新聞中特別提到記憶體晶片與邏輯晶片的連接，顯然針對的是HBM與CPU/GPU之間連接的應用。只是這投資計畫於2027年量產，對於HBM4的生產是稍為遲了一點。無論如何，SK海力士是做好了兩手準備。

台積電早已宣布於2025年開始量產矽光子，雖然起始的客戶可能是其他客戶，但是2026年肯定能用於HBM相關的生產，如果技術的選擇是如此的話。

綜合一下上述訊息，SK海力士對於HBM4的規劃大致在原先2.5D封裝或3D封裝之間，取得價格與效能的優化；較長遠的目標則是移往更快、更節能的矽光子。

三星電子（Samsung Electronics）也早已驗證以銅混合鍵合16hi DRAM堆疉的HBM，結果也早發表於期刊和會議論文集。三星也在2023 OCP（Open Computing Project）Global Summit中，發表其對於矽光子的想法。前文中類似CoWoS的結構與現今的先進封裝結構相似，開發較容易。但是因為HBM與CPU/GPU底下都得加裝光／電轉換器，而且中介層需要以光通道替代，成本無疑會更高；而HBM置於封裝之外的做法是新嘗試，可能需要更多的發展努力，另外還要腦律散熱問題。

無論如何，三星也是做好兩手、短中期準備。但是三星還有自己的邏輯設計、製造能力，包括CPU/GPU的設計和製造生產，它的利害與考慮不一定與SK海力士會一致。

美光（Micron）在HBM上是後進者，目前正在急起直追，因此發表或公布的技術方案消息較少。最近的報導是它與其他廠商正在共同開發HBM4，技術方案目前沒有詳細內容，報導只說傾向於採取與南韓廠商不同的方案。

HBM4量產預計在2026會先上12hi的，2027接著上16hi的，資料引腳數量會倍增到2,048。HBM4如果有業界共同標準，在2024、至遲2025就應該制定標準並公布，目前似乎離達到產業共識還有一段距離。因為在異質整合技術的採用上仍留有變動空間，而且此一技術選擇將影響記憶體次產業的面貌，甚至整個半導體生態區的重新配置。