Samsung Electronics Thúc đẩy Thay đổi Cấu trúc HBM Thế hệ Tiếp theo… Nộp Bằng sáng chế Mới cho Phản hồi Xếp chồng Cao

Samsung Electronics đã được xác nhận đã nộp một bằng sáng chế mới nhằm giải quyết các vấn đề về độ tin cậy của các gói bộ nhớ băng thông cao (HBM). Khi kỷ nguyên xếp chồng cao của HBM4E và HBM5 đến gần, công ty đang đổi mới cấu trúc "die giả" bảo vệ các die bộ nhớ, theo đuổi cả sự ổn định cấu trúc và ổn định năng suất. Theo bằng sáng chế đóng gói HBM được tiết lộ vào ngày 28, Samsung Electronics đã phát triển một công nghệ gia công mặt bên của die giả trên cùng trong chồng thành cấu trúc ba bậc kết hợp với bề mặt cong. Đây là một phương pháp có thể cải thiện hiệu quả các vấn đề tách lớp, nứt và cong vênh thường gặp trong HBM xếp chồng cao.
HBM là cấu trúc trong đó nhiều die bộ nhớ được xếp chồng theo chiều dọc trên một die nền, với một die giả trên cùng được đặt bên trên chúng. Die giả đưa chiều cao tổng thể của gói vào đúng thông số kỹ thuật và thực hiện các vai trò bảo vệ cơ học và tản nhiệt. Tuy nhiên, khi số lượng lớp xếp chồng đã vượt quá 12 lên 16 hoặc hơn, độ tin cậy của die giả trên cùng nổi lên như một biến số chính cho năng suất và độ ổn định lâu dài. Thông thường, việc chuyển từ 8 lên 12 lớp làm giảm năng suất từ 10 đến 20 điểm phần trăm, và khi tiến tới 16 lớp, nó giảm mạnh hơn, rơi vào phạm vi 40 đến 60 phần trăm. Ở đây, cải thiện cấu trúc die giả giải quyết vấn đề cong vênh và vấn đề không phù hợp giãn nở nhiệt, là một trong những nguyên nhân quan trọng gây suy giảm năng suất.
Samsung Electronics sử dụng quy trình "cưa rãnh sâu" cho die giả. Cưa rãnh sâu là một quy trình cắt chính xác cao giúp tách các chip (die) bằng cách khắc các rãnh sâu vào tấm wafer, một kỹ thuật tạo ra các rãnh sâu và chính xác hơn so với cưa lưỡi thông thường (cưa cơ học). Ưu điểm của nó là dựa trên laser và giảm thiểu thiệt hại cho cấu trúc tinh thể bán dẫn.
Cấu trúc này được thiết kế dưới dạng kim tự tháp ngược, trong đó bề mặt dưới (bề mặt liên kết) của die giả trên cùng được giữ hẹp trong khi bề mặt trên mở rộng. Các mặt bên được chia thành mặt thứ nhất, thứ hai và thứ ba, đặc trưng bởi cấu trúc không liên tục trong đó độ dốc thay đổi đột ngột tại mỗi điểm kết nối, cùng với một bề mặt cong lồi về phía trên. Kết quả là, độ bền cơ học được dự kiến sẽ cải thiện đáng kể so với mặt bên thẳng đứng đơn giản thông thường. Ngoài ra, bằng cách tạo một rãnh (Tr) trước trong vùng không liên kết (NBR), thiết kế giải quyết vấn đề các mảnh vụn sinh ra trong quá trình cưa làm nhiễm bẩn bề mặt liên kết. Điều này đến lượt nó tăng cường độ tin cậy của liên kết hợp nhất.
Nó cũng đáng chú ý từ góc độ quản lý nhiệt. Bằng sáng chế thiết kế chính xác khoảng cách dọc giữa bề mặt dưới của lớp cách điện liên kết và bề mặt mở rộng ngang trong khoảng 1 đến 10 micromet, cho phép hiệu suất truyền nhiệt được duy trì ở mức hiện tại. Một thiết kế bề mặt nhô ra đã sửa đổi giúp giảm thiểu thể tích lớp phủ (EMC) cũng được bao gồm, làm tăng khả năng thực sự cải thiện đường dẫn truyền nhiệt.
Samsung Electronics dường như sẽ kết nối công nghệ này với các công nghệ đóng gói HBM hiện có như liên kết lai và HPB (Khối Đường dẫn Nhiệt) để tăng cường khả năng cạnh tranh về độ tin cậy tổng thể và mở rộng thị phần HBM của mình.
Một quan chức trong ngành giải thích rằng trong HBM xếp chồng cao từ 12 lớp trở lên, cong vênh của die giả trên cùng thực sự là một biến số chính có tác động lớn đến năng suất, đồng thời cho biết thêm rằng nó dường như là một công nghệ hướng tới tương lai nhắm vào HBM5 từ 16 lớp trở lên.