“AI模型的持续增长拉动了对大容量存储器的需求。
我们欢迎内存供应商为提升HBM DRAM容量而做出的努力，以支持最尖端的AI模型。”
– AMD产品管理副总裁Roman Kyrychynskyi
随着大数据、ChatGPT等AI服务的兴起，应用于这些服务的高性能半导体技术竞争也日趋激烈。在此背景下，SK海力士连续突破技术壁垒，在高附加值、高性能产品领域保持竞争优势，其中最具代表性的产品就是HBM1。
1高带宽存储器 (HBM)：通过硅通孔（TSV）技术垂直连接多个DRAM芯片，变革性地提升数据处理速度的高附加值、高性能产品。该产品历经HBM第1代（HBM）-第2代（HBM2）-第3代（HBM2E），如今已发展到第4代（HBM3）。
SK海力士于2021年首次开发出HBM3产品，2022年成功实现量产，并在此基础上开发出同样尺寸但更大容量的产品，即全球首款12层堆叠HBM3 24GB（Gigabyte，千兆字节）套装产品（以下简称12层HBM3），样品已提供给AMD等客户。得益于此，SK海力士再次巩固了自己在内存领域的领导地位。
SK海力士新闻中心团队采访了12层HBM3的技术开发团队成员（DRAM商品企划金王寿PL、HBM PKG产品朴津佑PL、HBM PE成亨洙PL、WLP FE开发杨周宪PL、WLP BE开发权钟午PL），他们运用先进（Advanced）批量回流模制底部填充（MR-MUF）等尖端技术实现了最大价值。在本次交流中，参与技术变革的主要团队成员讲述了该产品的优势、开发过程中的背后故事以及对下一代产品的期望。
▲ 12层HBM3产品提供业界最高容量24GB
HBM3产品通过采用先进的MR-MUF技术实现最高容量
SK海力士研发的12层HBM3产品将原有垂直堆叠的DRAM芯片个数从8个（容量16GB）提高到12个，容量提升了50%。由此，SK海力士在成功实现目前最大容量24GB产品的同时，还确保了该产品与16GB产品保持相同高度（产品厚度），也就是提供了能在相同空间内处理更多数据的解决方案。
▲ 用于开发12层HBM3产品的技术概述
为了能达到厚度一致但容量（堆叠层）增加的目的，需要将DRAM芯片打薄40%后再在上面叠加，很容易导致芯片弯曲等问题。因此，开发团队采用了改进后的环氧塑封料(EMC)2，同时运用新型叠层方式的先进(Advanced)批量回流模制底部填充(MR-MUF)3技术突破壁垒。
2环氧塑封料 (EMC, Epoxy Molding Compound）：是热固性高分子中的一种，以环氧树脂为基础制作的散热材料，密封半导体芯片，起到防止热气、湿气、冲击等外部冲击的作用。
3批量回流模制底部填充 (MR-MUF, Mass Reflow-Molded Under Fill）：将半导体芯片堆叠后，为了保护芯片和芯片之间的电路，在其空间中注入液体形态的保护材料，并固化的封装工艺技术。与每堆叠一个芯片时，铺上薄膜型材料的方式对比工艺效率高，散热方面也更有效。
目前SK海力士已经向全球大部分客户提供样品并接受性能验证，获得了积极反馈。
AMD产品管理副总裁Roman Kyrychynskyi表示：“AI模型的持续增长拉动了对大容量存储器的需求。我们欢迎内存供应商为提升HBM DRAM容量而做出的努力，以支持最尖端的AI模型。”
SK海力士DRAM商品企划金王寿PL表示：“该产品让系统级芯片SoC(System on Chip)4 厂商使用同样大小的产品获得1.5倍的容量增长，而不需要增加额外空间。目前很多企业对我们的产品寄予厚望，公司将于今年下半年实现新产品供应。”
4系统级芯片 (SoC, System on Chip）：将图片、音频、视频等多媒体组件和CPU、DRAM等半导体集成为一体，计算机处理指令所需的所有硬件组件都集成在一个芯片中。
确保散热性、生产力、稳定性表现卓越
▲ DRAM商品企划金王寿PL正在讲述12层HBM3产品的开发背景。
“SK海力士提前洞察客户和市场需求，从去年开始就将24GB产品纳入产品开发路线图中。得益于此，公司能快速进行技术研发，推出12层HBM3 24GB封装产品。”
金王寿PL表示，在8层HBM3进行量产后，我们仅隔约10个月就开发出了12层HBM3产品。虽然我们在短时间内取得了令人瞩目的成果，但整个过程绝非易事。尤其是要将12个DRAM芯片堆叠在一起，厚度减少40%，间隙缩窄13%，这使得芯片控制和工艺应用都变得更难。WLP BE开发组的权钟午PL介绍到，团队通过引入先进的MR-MUF技术解决了这一困难。
▲ WLP BE开发组的权钟午PL（中）正在介绍先进的MR-MUF技术。
“先进的MR-MUF技术相比原来的MR-MUF技术有三个方面的改进。首先，新技术能控制变薄的晶圆不弯曲；其次，在堆叠12层产品的过程中，为了均匀连接芯片之间的凸点（bumps），用瞬时施加强热的方式进行了接合；第三，在真空环境中推入散热性强的新型EMC材质并施加70吨的压力来填充了芯片之间狭窄的空间。”
权钟午PL还强调，先进的MR-MUF技术保留了原有MR-MUF技术的优势，同时将生产力提高了约3倍，散热性提高了约2.5倍。
跨团队合作和测试是成功关键
金王寿PL认为，产品成功主要得益于团队间的紧密协作。一个团队（One-team）的思维方式至关重要，器件技术、设计技术、封装技术需要协同合作，才能确保12层堆叠工艺成功、更高层单元也能达到相同的高速度、以及保持有效的散热性能。
▲ HBM PKG产品组的朴津佑PL（左）和WLP FE开发组的杨周宪PL（右）正在分享12层HBM3的开发过程。
为了确保品质和可靠性，不断测试也是成功的因素之一。WLP FE开发组的杨周宪PL表示：“芯片与芯片之间连接的凸点有数十万个，我们通过逐一反复测试找到最适合的连接条件，从而最大限度地降低了不良率。”
负责DRAM芯片和HBM3测试的HBM PE组的成亨洙PL则表示：“由于相比之前芯片的堆叠数量增加了1.5倍，前期很难确保良率和质量。经过无数次的反复尝试后，我们最终才构建出满足12层的最合适的测试基线。”
12层HBM3只有在与客户的产品准确无误地封装为一体时才是成品。为了实现这一目标，DRAM商品企划组的金王寿PL和HBM PKG组的的朴津佑PL正在共同努力。目前客户还在进行性能验证，因此他们还有尚待解决的课题。对此，朴PL强调: “目前我们正在积极地与客户沟通并解决问题。我们也在打造一个双赢的‘HBM生态系统’，使我们与客户相互了解，互通有无，创造出最好的产品。”
继续引领HBM3E和HBM4的发展
▲ HBM PE组的成亨洙PL（左一）、DRAM商品企划组的金王寿PL（中）和WLP BE 开发组的权钟午PL（右一）正在分享开发感想。
虽然还有很多尚待解决的问题，但主要的团队成员们却感概万千。成亨洙PL表示，走一条你从未走过的路总是让人感到恐惧，但到达目标的喜悦也会加倍。我们为开发出全球首款12层HBM3产品而感到自豪。
▲ DRAM商品企划组的金王寿PL手持12层HBM3产品，向大家分享推动该项目的动力。
最后，大家纷纷表示要努力保持HBM的世界第一领先地位。
“SK海力士是名副其实的HBM领导厂商，我们将通过下一代HBM3E和HBM4产品继续巩固在全球市场的领先地位。”
