鉅亨網編譯莊閔棻
過去兩年被視為高頻寬記憶體(HBM)封裝技術重大躍進的混合鍵合(Hybrid Bonding),如今發展步調出現變化。隨著 JEDEC 近期放寬 HBM4 設計規範,原本被認為勢在必行的新技術不再迫切,兩家南韓記憶體大廠三星和 SK 海力士 (SKHY-US) 也相繼決定,HBM4 產品將持續沿用既有封裝架構,而非提前導入混合鍵合。
根據《ZDNet Korea》引述業界人士報導,三星和 SK 海力士兩大記憶體廠已陸續決定,HBM4 暫不採用混合鍵合,最快也要等到 HBM4E 才有機會導入。
一名業內人士甚至直言,業界對 16 層堆疊的討論已明顯降溫,就算進入 HBM4E 世代,12 層堆疊仍可能是主流選擇。
促成這個轉向的關鍵,是國際半導體標準組織 JEDEC 的一項技術性調整:HBM 封裝的高度上限,從 775 微米放寬至 1000 微米。
HBM 本質上是把多層 DRAM 晶粒層層堆疊,層數愈多,容量與頻寬愈高,但封裝高度存在物理天花板。
目前主流的熱壓鍵合製程,是靠層與層之間的微小金屬凸塊接合,工藝成熟、良率穩定,但凸塊本身就要占用高度。12 層堆疊已逼近 775 微米的舊上限,若要往 16 層、20 層邁進,空間顯得捉襟見肘。
這正是混合鍵合原本的賣點:拿掉凸塊,直接讓銅面對銅面貼合,同樣高度能塞進更多層,散熱表現也更佳。
但 JEDEC 放寬上限後,情勢整個翻轉。多出的 225 微米,讓熱壓鍵合這套「老工法」不必升級,就足以應付 12 到 16 層的堆疊需求。一項原本被市場視為勢在必行的技術革命,一夕之間失去了最直接的推力。
除了高度限制,混合鍵合的另一項優勢在於散熱。傳統製程中,凸塊周圍需要填充絕緣膠材,這類材料導熱性差,等於在每層 DRAM 之間夾了一層隔熱棉,層數愈多、熱量愈難排出;混合鍵合省去這道工序,理論上散熱效率明顯較佳。
不過三星與 SK 海力士各自找到了替代方案。三星開發出名為 HPB 的熱傳導路徑技術,在封裝內部加裝獨立導熱柱,如同替堆疊結構裝上多根「散熱煙囪」;SK 海力士則推出 iHBM 方案,將電絕緣的導熱矽元件直接嵌入 DRAM 層間,宣稱可將熱阻降低超過 30%。
兩者的共通點是:不改變鍵合方式,只在封裝結構上加裝散熱元件,代表混合鍵合原本獨有的散熱優勢,如今已可透過其他工程手段補足。
記憶體廠的技術路線,最終仍要看最大客戶輝達 (NVDA-US) 的臉色。《ZDNet Korea》報導指出,輝達已經放緩對更高堆疊層數 HBM 的需求時程。
背後原因不難理解。16 層 HBM 代表單顆記憶體的容量與頻寬同步翻倍,但這也要求 GPU 端的記憶體控制器與互連架構同步升級。
若輝達下一代平台只靠增加 12 層 HBM 的顆數就能滿足頻寬需求,自然沒有誘因去催促記憶體廠冒險投入良率較低、成本較高的 16 層製程。
台積電 (2330-TW) 的 SoIC 先進封裝技術,則從另一個角度緩解了高度壓力。SoIC 讓 GPU 與 HBM 進行 3D 垂直堆疊,GPU 封裝本身變厚,反而讓留給 HBM 的高度空間更加寬鬆。
換言之,未來的平台架構並非在壓縮 HBM 的空間限制,而是在鬆綁它。
分析人士指出,這波技術路線的延後,對產業鏈的影響相當清晰。
傳統熱壓鍵合設備廠是明顯贏家。南韓的韓美半導體目前是全球 HBM 熱壓鍵合設備龍頭,市占率 71.2%,混合鍵合每延後一個世代,其訂單能見度就可望延長至少兩年。
混合鍵合設備廠則是需求後移,但故事並未消失。荷蘭 Besi 在全球混合鍵合設備市場約占 70% 份額;中國的拓荊科技已實現晶圓對晶圓混合鍵合量產,2025 年相關業務營收成長 41.92%;北方華創也已在今年推出晶片對晶圓混合鍵合設備。
由於這兩家廠商目前的成長動能主要來自邏輯晶片領域,短期營收受影響有限,但「即將爆發」的市場敘事,確實被改寫成「長期趨勢不變、時程延後」的版本。
另一個可能被忽略的新興市場,是封裝內部的散熱材料。三星 HPB 與 SK 海力士 iHBM 都指向同一個方向:HBM 散熱未來可能不再只依賴外部液冷冷板,封裝內部嵌入專用導熱元件將成為新選項。
這個細分市場目前尚未形成明確的供應商版圖,但需求方向已經浮現。
分析認為,從整體產業鏈的角度看,這次技術路線的延後,反而可能是件好事。
混合鍵合要求兩片晶圓在奈米級的平整度上精準對齊,並在無塵環境下完成銅原子的直接擴散接合,是整個 HBM 製程中良率風險最高的一環。
若三星與 SK 海力士強行在 HBM4 世代導入,一旦量產良率出現波動,只會讓本就吃緊的 HBM 供給雪上加霜,而這正是目前 AI 供應鏈最難承受的變數。
先以成熟的熱壓鍵合穩住 12 層 HBM4 與 HBM4E 的量產,等到 HBM5E 世代 I/O 密度從 2048 翻倍至 4096 時,再讓混合鍵合出手挑戰 16 層甚至 20 層堆疊,這樣的節奏雖然較慢,卻讓近期的 HBM 供給更有保障。
對於曾將混合鍵合視為「下一個 CoWoS 級投資主題」的市場而言,這無疑是一盆冷水。但 HBM5E 世代 I/O 頻寬翻倍已是確定方向,混合鍵合終究是繞不開的技術門檻,只是,它不會在 2026 年準時報到。
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