混合键合技术概述 - 混合键合技术成为晶圆代工、存储芯片和半导体设备巨头的重点发展方向，台积电、三星等公司均在其路线图中提及该技术[1] - 随着摩尔定律发展进入后半段，先进封装技术成为推动芯片性能飞跃的关键，而混合键合作为2.5D和3D封装的核心互联技术备受关注[2] - 传统互联技术（引线键合、倒装芯片键合、硅通孔）面临信号传输路径长、工艺复杂、成本高等局限性，混合键合技术可有效解决这些问题[2][3] 混合键合技术原理与优势 - 混合键合通过直接铜对铜连接取代传统凸点或焊球互连，实现超精细间距堆叠和三维集成[4] - 技术优势包括：1）直接互连存储器层和逻辑层，提高传输速度并降低功耗；2）缩短导线长度；3）1平方毫米面积可连接10,000-100,000个通孔；4）减少机械应力，提高可靠性[5] - 支持更高数据传输速度和更低能耗，芯片厚度可减至20µm，实现16hi甚至20hi堆叠[5][12] 混合键合在HBM领域的应用 - HBM5 20hi产品将大规模应用混合键合技术，三大存储厂商（SK海力士、三星、美光）已确定采用[10][12] - 在775µm模块高度限制下，混合键合无间隙结构优于微凸块技术（14.5µm凸块高度），支持24hi堆叠[12] - SK海力士已在HBM2E上测试混合键合并通过可靠性测试，计划在HBM4采用[20] - 三星使用混合键合设备制作16层HBM样品并验证正常运行[22] 主要厂商技术进展 台积电 - 3D封装SoIC采用混合键合技术，SoIC-X用于AMD CPU 3D V缓存和Instinct MI300系列AI产品[14] - 混合键合使芯片接点密度提升15倍，互联能效超过三倍，间距可低于10µm[14] - 计划2025年推出SoIC-P技术（25µm间距），2027年实现16µm间距的N2/N3芯片堆叠[15] 英特尔 - 2020年发布混合键合技术，3D Foveros立体封装中凸点间距从50µm缩小到10µm[17][19] - 每平方毫米凸点数量从400个增至1万个，提升25倍[19] 存储厂商 - 三星研发4F Square DRAM，芯片表面积减少30%，计划在16层及以上HBM采用混合键合[22] - 美光正在研究HBM4中应用混合键合技术[22] 市场前景 - 全球混合键合技术市场预计从2023年1.2349亿美元增长至2030年6.1842亿美元，CAGR 24.7%[22] - 亚太地区市场预计从2023年8140万美元增长至2030年4.2472亿美元，CAGR 26.05%[22]

公众号记得加星标⭐️，第一时间看推送不会错过。 来源：内容 编译自 theelec 。 韩国科学技术研究院的一位教授表示，到 2029 年左右，当 HBM5 实现商业化时，冷却技术将成为 高带宽存储器 (HBM) 市场竞争的主要因素。 韩国科学技术研究院电气工程系教授 Joungho Kim 在 KAIST Teralab（Kim 领导的该大学下属研究 小组）主办的活动中表示，目前，封装是决定半导体市场霸权的主要因素，但随着 HBM5 的出现， 这一局面将转变为冷却技术。 该 实 验 室 分 享 了 所 谓 的 2025 年 至 2040 年 HBM4 至 HBM8 的 技 术 路 线 图 。 其 中 一 些 技 术 包 括 HBM 架构、冷却方法、硅通孔 (TSV) 密度、中介层等。 Kim 表示，预计基础芯片将通过异构和先进的封装技术移至 HBM 的顶部。 由于从 HBM4 开始，基础芯片将承担 GPU 的部分工作负载，因此基础芯片的温度升高使得冷却变 得非常重要。 HBM5 结构采用浸入式冷却，基片和封装将浸入冷却液中。Kim 指出，目前使用的液体冷却方法存 在局限性。在 HBM4 中，液体冷却剂被注入 ...

HBM技术路线图 - 到2029年HBM5商业化时，冷却技术将成为HBM市场竞争的主要因素 [1] - 目前封装是半导体市场霸权决定因素，HBM5将转向冷却技术竞争 [1] - 2025-2040年技术路线图涵盖HBM4至HBM8，涉及架构、冷却方法、TSV密度等关键技术 [1] HBM技术演进 冷却技术 - HBM4采用顶部散热器注入液体冷却剂 [2] - HBM5采用浸入式冷却，基片和封装浸入冷却液 [2] - HBM7需嵌入式冷却系统，冷却液注入DRAM芯片之间，新增流体TSV [2] 架构创新 - HBM4基础芯片承担GPU部分工作负载导致温度升高 [2] - HBM7将结合高带宽闪存(HBF)等新架构，NAND以3D方式堆叠 [2] - HBM8直接把HBM安装在GPU顶部 [2] 键合技术 - 从HBM6开始引入玻璃和硅的混合中介层 [2] - HBM7采用无凸点铜-铜直接键合技术 [3] HBM性能参数 数据传输 - HBM4数据速率8Gbps，HBM8提升至32Gbps [3] - HBM4带宽2TB/s，HBM8达到64TB/s [3] 存储容量 - HBM4单芯片容量24Gb，HBM8提升至80Gb [3] - HBM4堆叠芯片数12/16层，HBM8达20/24层 [3] - HBM4总容量36/48GB，HBM8达200/240GB [3] 功耗 - HBM4功耗75W，HBM8增至180W [3] 技术特性 - HBM4采用微凸点(MR-MUF)堆叠 [3] - HBM5引入I/O接口优化和HBM屏蔽技术 [3] - HBM7采用混合均衡器和生成式AI设计 [3] - HBM8实现双面冷却和边缘扩展堆叠 [3]