ภาพรวมโดยย่อเกี่ยวกับวิศวกรรมการจัดการระบายความร้อนและเทคโนโลยีวัสดุของ SK Hynix
เมื่อวันที่ 18 มิถุนายน SK Hynix ประกาศว่าได้เริ่มจัดส่งตัวอย่างของหน่วยความจำแบนด์วิดธ์สูง-ชั้นที่ 12- แบบซ้อนรุ่นที่เจ็ด- HBM4E ให้กับลูกค้าหลัก ซึ่งเข้าสู่ขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องของลูกค้าอย่างเป็นทางการ ผลิตภัณฑ์ DRAM ประสิทธิภาพสูง-สูง-พิเศษใหม่นี้ออกแบบมาเพื่อ-AI รุ่นถัดไป มอบการปรับปรุงหลายประการ รวมถึงความเร็วการประมวลผลข้อมูลสูงสุด 16 Gbps ต่อพิน ประสิทธิภาพการใช้พลังงานดีขึ้นมากกว่า 20% เมื่อเทียบกับ HBM4 และในขณะที่ได้รับความจุ 48 GB พร้อมการซ้อน 12 ชั้น แต่ก็ใช้ประโยชน์จากกระบวนการ MR-MUF ขั้นสูงที่ลดความต้านทานความร้อนลงประมาณ 17% เมื่อเทียบกับ HBM4
ความก้าวหน้าในคอขวดการกระจายความร้อน
HBM บรรลุแบนด์วิธที่สูงโดยการซ้อนชิป DRAM ในแนวตั้ง แต่สถาปัตยกรรม 3D นี้นำเสนอความท้าทายในการจัดการระบายความร้อนที่รุนแรง ในปี 2019 SK Hynix ได้เปิดตัวเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ MR-MUF (Mass Reflow Molded Underfill) ซึ่งใช้อีพอกซีเรซินและตัวเติม (เช่น อลูมินาและโบรอนไนไตรด์) เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลและการนำความร้อน วัสดุตัวเติมจะไหลระหว่างชิปและซับสเตรตที่อุณหภูมิสูง จากนั้นจึงบ่มตัว ทำให้บรรจุภัณฑ์มีประสิทธิภาพและกระจายความร้อนได้ อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ชั้นซ้อนกันเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง MR-MUF เริ่มต้นได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงพอสำหรับการกระจายความร้อนและการควบคุมการบิดเบี้ยว จากนั้น SK Hynix ได้พัฒนาเทคโนโลยี MR-MUF รุ่นต่อไปซึ่งประสบความสำเร็จในความก้าวหน้าครั้งสำคัญ นั่นคือ ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนของระบบเติมอีพอกซีเรซินได้รับการปรับปรุงขึ้น 1.6 เท่า และเทคโนโลยีการควบคุมชิปบุกเบิก ซึ่งใช้อุณหภูมิสูงทันทีเพื่อยึดเกาะกระแทกและหลอมวัสดุอุด ให้การรองรับทางกลที่มั่นคงหลังจากการทำความเย็นและการบ่ม ป้องกันการบิดงอของชิปได้อย่างมีประสิทธิภาพ HBM4E ซึ่งเปิดตัวในครั้งนี้ ยังคงปรับปรุงการกระจายความร้อนอย่างต่อเนื่องแม้ในขณะที่ความจุเพิ่มขึ้น ซึ่งสะท้อนถึงความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในด้านวัสดุบรรจุภัณฑ์ นอกจากนี้ยังอาจรวมโซลูชัน "iHBM" ที่เปิดเผยต่อสาธารณะเป็นครั้งแรกในเดือนพฤษภาคมของปีนี้ ซึ่งจะช่วยลดการสร้างความร้อนได้อย่างมากโดยการวาง-อุปกรณ์ระบายความร้อนในตัวไว้เหนือ D2D PHY ที่ร้อนแรงที่สุด (ชั้นกายภาพ-ถึง{17}} ตาย) เพื่อสร้างช่องกระจายความร้อนโดยเฉพาะ
Outlook for Next-เทคโนโลยีการกระจายความร้อนรุ่น
ข้อมูลข้างต้นคือโซลูชันการกระจายความร้อนที่ SK Hynix เปิดเผยต่อสาธารณะและกำลังดำเนินการหรือได้ดำเนินการแล้ว นอกจากนี้ SK Hynix กำลังพิจารณาที่จะรวม MR-MUF ขั้นสูงเข้ากับการเชื่อมแบบไฮบริดสำหรับผลิตภัณฑ์ HBM ที่มีชั้น 16- ขึ้นไป การเชื่อมแบบไฮบริดช่วยให้สามารถเชื่อมต่อชิปโดยตรง-ถึง-ชิปได้โดยไม่มีการสะดุด ทำให้มีการเชื่อมต่อที่มีความหนาแน่นสูงขึ้น- เวลาแฝงที่ต่ำกว่า และประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่เหนือกว่า ในแง่ของตัวเติมนำความร้อน อลูมินาทรงกลมต่ำ- ได้กลายเป็นตัวเติมหลักที่จำเป็นสำหรับวัสดุบรรจุภัณฑ์ HBM แล้ว ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อ HBM พัฒนาไปสู่การนับสแต็กที่สูงขึ้น วัสดุบรรจุภัณฑ์ต้องเผชิญกับความท้าทายที่รุนแรงมากขึ้นในด้านการกระจายความร้อน ความสมบูรณ์ของสัญญาณ และความน่าเชื่อถือ และวัสดุเซรามิกการนำความร้อน-สูง-รวม-รวมถึงตัวเติมและ-วัสดุระบายความร้อนในตัว ก็กำลังมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เป็นที่ชัดเจนว่าการแข่งขัน HBM ในอนาคตจะไม่เพียงแต่เกี่ยวกับแบนด์วิธและความจุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการแข่งขันที่ครอบคลุมในด้านวัสดุศาสตร์และความสามารถด้านวิศวกรรมการจัดการความร้อนอีกด้วย