HBM突破“内存墙”,实现高带宽高容量,成为AI芯片最强辅助,我们认为HBM将持续迭代,I/O口数量以及单I/O口速 率将逐渐提升,HBM3以及HBM3e逐渐成为AI服务器主流配置,且产品周期相对较长,单颗容量及配置颗数逐步增加,预计HBM4于2026年发布。2024 年全球HBM市场有望超百亿美元,市场空间足,国产供应链加速配套。
先进封装如何加速2020年,美国将中芯国际列入“实体清单”,限制其14nm及以下制程的扩产。在此背景下,大陆14nm制程产能处于存量无法扩张的状态,先进封装如chiplet作为部分替代方案战略意义凸显。
2022年10月美国开始禁止大陆进口部分高端算力芯片,大陆发展AI必须自研算力芯片,而大陆先进制造受限,因此先进封装重要性更加凸显。
2023年10月,美国对华芯片制裁禁令对象继华为、寒武纪等厂商后,又新增了摩尔线程、璧仞科技。而其他在任意计算指标上超过 300Tflops 或 Tops 的国产芯片,尽管可能低于美国管制禁令中的计算指标,但仍然因影响到美国对华遏制的意图,从而进而受到干预。
在这种背景下,中国的芯⽚⾏业正⾯临着⼀个关键的转折点。要在⼈⼯智能和先进科研领域保持竞争⼒并突破发展的瓶颈,中国必须加快建设自主可控的研发链路。这⼀过程不仅要求加强核⼼技术的研发,还需要在材料、设计、制造以及封装测试等各个环节实现⾃给⾃⾜,以确保科技进步不受外部因素的⼲扰。尽管这一目标充满挑战,但仍然是中国重要的奋斗目标。
先进封装开辟了More-than-Moore的集成电路发展路线,能够在不缩小制程节点的背景下,仅通过改进封装方式就能提升芯片性能,还能够打破“存储墙”和“面积墙”。
“连接”与“堆叠” ,3D混合键合成HBM新趋势先进封装和晶圆制造技术的结合可以满足计算能力、延迟和更高带宽的要求,特别是对于高性能计算芯片。用于在数据中心训练人工智能模型的人工智能加速器需要最高的可用内存带宽。与内存受限的早期系统不同,当前的数据中心架构使用多种技术来克服内存瓶颈。
高带宽内存 (HBM) 是广泛实施的用于提高带宽和内存容量的解决方案之一。尽管传统上人工智能一直是一项小众技术,但它一直是GPU中 HBM 的重要驱动力。
HBM制造的核心,包括TSV和封装,垂直堆叠等技术。
TSV不采用传统的布线方法来连接芯片与芯片,而是通过在芯片上钻孔并填充金属等导电材料以容纳电极来垂直连接芯片。
在制作带有TSV的晶圆后,通过封装在其顶部和底部形成微凸块,然后连接这些凸块。由于 TSV 允许凸块垂直连接,因此可以实现多芯片堆叠。
目前HBM的堆叠技术包括MR-MUF以及TC-NCF等:
其中,MR-MUF(向上堆叠方式,Mass Reflow – Molded Underfill),是指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。
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