2029 年 HBM5 有望登场，冷却与键合技术成焦点

　　根据半导体产业纵横报道，随着 HBM（高带宽内存）技术的不断演进，HBM5 的商业化进程备受关注。据《The Elec》报道，韩国科学技术研究院 (KAIST) 教授 Joungho Kim 表示，一旦 HBM5 在 2029 年左右进入商业化阶段，冷却技术将成为关键的竞争因素。
　　HBM 散热问题：技术发展的关键挑战
　　随着存储器产品的不断发展，HBM 的散热问题愈发凸显。半导体微型化导致表面积减少和功率密度增加，直接影响产品的散热性能。对于 HBM 这样的 DRAM 堆叠产品，热传导路径较长使热阻增加，芯片间填充材料也限制了热导性。此外，速度和容量的提升也会导致热量增加。若无法有效控制芯片产生的热量，将对产品性能、生命周期和功能产生负面影响，这也是客户重点关注的问题。
　　目前 HBM4 采用液冷方法，将冷却液施加到封装顶部的散热器上，但 Kim 教授强调，这种方法在未来将面临局限性。为此，HBM5 结构预计采用浸没式冷却，将基座芯片和整个封装都浸入冷却液中。此前，韩国科学技术研究院公布的 HBM4 至 HBM8 技术路线图显示，未来 HBM 架构在冷却方法等方面将不断创新。
　　韩国科学技术研究院公布的技术路线图涵盖了 2025 年至 2040 年 HBM 架构、冷却方法、TSV 密度、中介层等方面的进展。金教授指出，预计通过异构和先进的封装技术，基础芯片将转移到 HBM 堆栈的顶部。
　　报道称，HBM7 需要嵌入式冷却技术，允许冷却液在堆叠的 DRAM 芯片之间流动。Kim 教授引入了流体硅通孔 (TSV)，除标准 TSV 外，还将采用热通孔 (TTV)、栅极 TSV 和热通孔 (TPV) 等新型通孔。HBM7 预计还将与高带宽闪存 (HBF) 等新架构集成，NAND 闪存采用 3D 堆叠结构，类似 HBM 中的 DRAM。而 HBM8 将直接在 GPU 上安装内存。
　　除了冷却，键合也将成为决定 HBM 性能的关键因素。从 HBM6 开始，将引入结合玻璃和硅的混合中介层。TrendForce 指出，DRAM 行业对 HBM 产品的关注度正转向混合键合等先进封装技术。各大 HBM 制造商正在考虑是否在 HBM4 16hi 堆叠产品中采用混合键合技术，已确认计划在 HBM5 20hi 堆叠产品中采用。
　　晶圆键合（混合键合）使芯片垂直堆叠，通过硅穿孔 (TSV) 或微型铜线连接，I/O 直接连接，无凸块连接。SK 海力士计划在新一代的 HBM4 上采用混合键合技术，其曾在第三代 8 层堆叠的 HBM2E 上测试，通过了所有可靠性测试。三星也在研究 4F Square DRAM，并有望在生产中应用混合键合技术。三星指出，未来 16 层及以上的 HBM 必须采用混合键合技术，以降低堆叠高度，缩小芯片间间隙。