三星HBM4将采用Logic Base Die和3D封装
2024-09-05
来源:芯智讯
9月4日,在台北举行的“Semicon Taiwan 2024”展会上,三星电子存储器事业本部部长李正培(Jung-Bae Lee)作为主题演讲嘉宾,介绍了三星的HBM优势。
李正培表示,目前AI时代遇三大挑战,即能耗、因内存带宽限制带来的AI性能限制,以及储存容量限制。由于带宽和内存容量需求增加,目前的HBM构架已经无法满足需求,加上HBM能耗较高,即数据传输与GPU间的能耗较高,因此三星将推出新的HBM构架,以减少当中传输。
三星提出的新的解决方案与SK海力士一样,虽然HBM3E及之前的HBM都是采用DRAM制程的基础裸片(Base Die),采用2.5D 系统级封装,但是到HBM4都计划将DRAM Base Die 改成Logic Base Die,以及3D封装,以推动性能和能效进一步提升。
具体来说,这个Logic Base die是连接AI加速器内部图形处理单元(GPU)和DRAM的必备组件,位于DRAM的底部,主要充当GPU和内存之间的一种控制器,并且这个Logic Base Die与之前的Base Die不同,它可以让客户自行设计,可以加入客户自己的IP,有利于HBM实现定制化,从而让数据处理更为高效。预计可以将功耗大幅降低至之前的30%。
三星在HBM4以前的DRAM制程Base Die,都是由自家內存部门负责制造,但随着下一代的HBM4的Base Die转向 Logic Base Die,这部分则将交由逻辑制程晶圆代工厂制造,三星存储部门则负责制造核心的DRAM Die,因此未来內存制造商和晶圆代工业者与客户的合作关系越来越紧密。
李正培表示,“仅靠现有的存储器工艺来提高HBM的性能是有限的,必须结合逻辑制程才能最大限度地提高 HBM 性能。”不过,这个Logic Base Die的制造并不会限制客户交由三星设计(帮助客户加入客户自己的IP或者选择三星提供的IP)或一定要使用三星晶圆代工厂来代工,客户可以自由选择。
但是,李正培也指出,三星在生产定制 HBM 方面具有优势,因为三星同时拥有半导体设计和晶圆代工能力,并且在市场上拥有强大的地位。
另外,三星也将推进新的HBM封装技术,将通过HCB连接技术,使堆叠增加30%、热阻(thermal resistance)减少20%,再通过3D封装实现更大带宽、更大容量、能耗更少。比如Logic Base Die和内存之间的带宽可以达到70.5TB/s。
最后,李正培强调,三星可以一次性完成从Logic Base Die设计、代工制造、封装的所有工作,可以提供一站式的服务。也可以与很多生态系伙伴共同合作,满足客户不同需求,可使用不同伙伴的设计和服务。
相比之下,SK海力士在逻辑制程的能力上存在一定的欠缺,为了解决这一问题,SK海力士也计划和台积电进行合作。虽然此前SK海力士自己制造Base Die,但从第6代的HBM4开始,将会委托台积电生产Logic Base Die,以进一步提升效率。