方正证券电子行业事件点评报告:HBM4或与处理器3D堆叠,混合键合、TSV、散热需求提升
据Joongang.co.kr报道,SK海力士已开始招聘CPU和GPU等逻辑芯片设计人员,或希望将高带宽内存HBM4直接堆叠在处理器上。KAIST电气与电子系教授Kim Jung-ho表示这种存储器与处理器的直接堆叠会对散热带来挑战,如果散热问题能够比目前晚两到三代得到解决,HBM和GPU将能够在没有中介层的情况下进行堆叠。我们认为从结构上看,这一方案的核心变化就在于去掉目前CoWoS-S结构中的硅interposer(中介层),由目前的GPU/CPU/ASIC处理器与HBM在xy轴放置的这种2.5D结构,向二者在z轴直接堆叠的3D结构升级。
从增量环节来看,我们认为:
1) 混合键合hybrid-bonding设备用量提升:先进封装升级的一项核心指标就是凸显尺寸/间距的不断缩小,目前的倒装技术回流焊技术最小可实现40-50m左右的凸点间距,当凸点间距进一步缩小到20m时,目前部分龙头厂商采用TCB热压键合设备解决应力与热循环方面的问题,当凸点间距达到10m甚至无凸点(bumpless)的情况下,则需要用到混合键合设备。
2) TSV工艺难度和工序提升:硅通孔技术(TSV)是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通,实现芯片之间互连的技术,通过垂直互联减小互联长度、信号延迟,降低电容、电感,实现芯片间的低功耗、高速通讯。在集成度提升的过程中,TSV的密度、孔径的深宽比会进一步提高,从而带来TSV制造工艺难度和工序数的提升。电镀填孔环节是TSV制造中难度较大的环节,TSV填充效果直接关系到后续器件的电学性能和可靠性,因此我们认为对相关的电镀设备、电镀液材料都会带来更多的挑战和机遇。
3) 散热需求提升:高性能算力芯片、高带宽内存的堆叠可能需要更复杂的方式解决散热问题,由于新技术、新产品目前还没有明确方案细则,但是从逻辑上推演我们认为芯片层间材料EMC(特种环氧树脂),以及芯片间(液冷/浸润)整体电源管理方案(PMIC)具有潜在升级空间。综上,我们看到未来随着封装集成度进一步提升,HPC领域算力芯片由目前主流的2.5D封装形式向3D升级是目前台积电、SK海力士、三星等龙头半导体厂商积极布局的方向。在节省中介层成本的情况下,对混合键合、TSV散热等环节带来更高要求,从而有望驱动相关环节供应链升级。
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