SKハイニックスの熱管理エンジニアリングと材料技術の概要
6 月 18 日、SK Hynix は、主要顧客向けに 12- 層積層型の第 7- 世代高帯域幅メモリ HBM4E のサンプル出荷を開始し、正式に顧客検証段階に入ったと発表しました。この新しい超-高性能- DRAM 製品は、次世代 AI 向けに設計されており、ピンあたり最大 16 Gbps のデータ処理速度、HBM4 と比較して 20% 以上優れたエネルギー効率など、いくつかの改善が施されています。また、12 層のスタッキングで 48 GB の容量を達成しながら、HBM4 と比較して熱抵抗を約 17% 低減する高度な MR-MUF プロセスを活用しています。
熱放散のボトルネックのブレークスルー
HBM は DRAM チップを垂直に積層することで高帯域幅を実現しますが、この 3D アーキテクチャには厳しい熱管理の課題があります。 2019 年、SK ハイニックスは、エポキシ樹脂とフィラー (アルミナや窒化ホウ素など) を使用して機械的強度と熱伝導率を向上させる、MR- MUF (マス リフロー モールド アンダーフィル) パッケージング技術を導入しました。フィラー材料は高温でチップと基板の間を流れ、その後硬化するため、効率的なパッケージングと熱放散が可能になります。しかし、スタック層が増加し続けると、初期の MR- MUF では熱放散と反りの制御が不十分であることが判明しました。 SK ハイニックスはその後、重要なブレークスルーを達成した次世代 MR- MUF テクノロジーを開発しました。エポキシ樹脂充填システムの放熱性能は 1.6 倍向上しました。また、瞬間的な高温を利用してバンプを接着し、充填材料を融合する先駆的なチップ制御テクノロジーにより、冷却および硬化後に安定した機械的サポートを提供し、チップの反りを効果的に防止します。今回発売した「HBM4E」は、パッケージ材料の進歩を反映し、大容量化しても放熱性が向上し続けている。また、今年 5 月に初めて公開された「iHBM」ソリューションが組み込まれている可能性があります。このソリューションは、内蔵熱デバイスを最もホットな D2D PHY (ダイ-ダイ-) の上に配置して専用の熱放散チャネルを作成することで、発熱を大幅に削減します。-
次世代放熱技術の展望-
上記は、SK Hynix が公開し、実装中または既に実装している放熱ソリューションです。さらに、SK Hynix は、16- 層以上の HBM 製品向けに、高度な MR-MUF とハイブリッド ボンディングを組み合わせることを検討しています。ハイブリッド ボンディングにより、バンプのない直接チップ間接続が可能になり、より高密度の相互接続、より低いレイテンシ、優れた熱性能が可能になります。-熱伝導性フィラーの観点からは、低-球状アルミナはすでにHBM包装材料にとって不可欠な重要なフィラーとなっています。さらに、HBM がスタック数の増加に向けて進化するにつれて、パッケージング材料は放熱、信号整合性、信頼性においてますます厳しい課題に直面しており、フィラーや内蔵熱材料を含む高熱伝導性セラミック材料--{13}}がますます重要な役割を果たしています。将来の HBM 競争が帯域幅と容量だけでなく、材料科学と熱管理工学能力の包括的な競争になることは明らかです。