SK hynix تؤجل Hybrid Bonding لـ HBM5: سقف الـ 775 ميكرون يحكم قطاع ذاكرة الذكاء الاصطناعي
أكدت SK hynix تأجيل تقنية Hybrid Bonding لذاكرة HBM5، مع تصريح عن حد أقصى لسُمك وحدات HBM يبلغ 775 ميكرونًا، ما يعرقل التطور التقني لذاكرة الذكاء الاصطناعي.
مقدمة تحليلية
صرح Jaesik Lee، نائب رئيس هندسة التغليف في SK hynix America، في 23 أغسطس ضمن فعاليات Hot Chips 2026، أن شركته لا تتوقع جاهزية تقنية Hybrid Bonding لذاكرة HBM4E. هذا التأجيل يدفع بأهم انتقال متوقع في تغليف الذاكرة إلى الجيل HBM5 كأبكر موعد ممكن. المشكلة المحورية تكمن في أن مكعبات HBM محددة بسُمك إجمالي أقصى يبلغ 775 ميكرونًا، وهو السُمك القياسي لرقاقة منطقية بحجم 300 ملم. هذا يعني أن كل طبقة DRAM إضافية يجب أن تأتي من قوالب أرق وفجوات أضيق.
ذاكرة 16-Hi HBM4، التي تُجرى عليها حاليًا اختبارات التأهيل لدى العملاء بسعة 48 جيجابايت لكل مكعب، تستخدم قوالب أساسية بسُمك حوالي 50 ميكرونًا وتخفض الفجوة بينها إلى النصف مقارنةً بـ 12-Hi الموجودة حاليًا في الإنتاج الضخم. تشير البيانات إلى أن SK hynix ستمدد استخدام تقنية Mass Reflow-Molded Underfill (MR-MUF) عبر منصة Nvidia Rubin، مما يؤكد تباطؤ تبني التقنيات الأكثر تقدمًا. كما أشار Lee إلى قيود على تطبيق بنية التبريد iHBM، إذ لا يمكن تطبيقها على أي جيل HBM قيد التصميم حاليًا.
التحليل التقني
حد الـ 775 ميكرون وتحديات التغليف
رفع معيار JEDEC HBM4 سقف سُمك الحزمة من 720 ميكرونًا، الذي استمر حتى HBM3E، إلى 775 ميكرونًا، بهدف تخفيف الضغوط المرتبطة بتبني تقنية Hybrid Bonding. وفقًا لـ Lee، عندما يتم توصيل لوحة التبريد بحزمة GPU، يتم صقل كل من القالب المنطقي ومكدسات الذاكرة لكشف السيليكون الخام. وحيث أن رقائق المنطق بسُمك 775 ميكرونًا، فإن أي مكعب ذاكرة يتجاوز هذا الارتفاع سيبرز فوق المعالج المجاور له، مما يضع سقفًا ماديًا حازمًا. القوالب الأرق تترك المكدس بنسبة أكبر من الأكسيد، الذي يُعد موصلاً ضعيفًا للحرارة مقارنةً بالسيليكون.
في الوقت نفسه، ارتفعت سرعات الدبوس من 1 جيجابت في الثانية في أجيال HBM المبكرة إلى 8 جيجابت في الثانية في HBM4، مما يركز المزيد من الطاقة في نفس المساحة. تظهر أرقام SK hynix الخاصة أن العبء الحراري زاد بمقدار 2.2 مرة عبر أجيال HBM الموضحة، بينما تضاعف عدد المكدسات كل جيلين. عملية MR-MUF للشركة، التي تقوم بتكديس جميع القوالب عبر تقنية pick-and-place وربطها في عملية إعادة صهر واحدة، تتنازل بالفعل عن هامش هنا: فملء الفجوات التي تقلصت إلى النصف والتحكم في التواء القوالب التي يقل سُمكها عن 50 ميكرونًا يمثل، وفقًا لـ Lee، التحدي التصنيعي الرئيسي لـ 16-Hi.
تأخر Hybrid Bonding وتطوير iHBM
أعلنت Samsung التزامها العلني بتقنية Hybrid Bonding لذاكرة HBM4 في مايو من العام الماضي، بينما احتفظت SK hynix بتقنية النحاس إلى النحاس كبديل خلف MR-MUF المتقدم. أزال تخفيف سُمك JEDEC الحاجة الفورية للتبني، وتزن المناقشات الصناعية الآن انتقالًا إضافيًا إلى 825 إلى 900 ميكرونًا لمكدسات 20-Hi، مما قد يؤجل تقاطع النحاس-النحاس مرة أخرى. في مارس، زعمت مصادر صناعية أن SK hynix قدمت أول طلب إنتاج ضخم لـ Hybrid Bonding، وهو نظام خطي واحد يجمع أدوات Applied Materials وBesi بقيمة 20 مليار وون (15 مليون دولار). يتوقع Counterpoint Research أن تدخل التقنية الإنتاج الكامل لـ HBM مع HBM5 حوالي 2029-2030. تظل Hybrid Bonding في مرحلة البحث لمكدسات تتكون من 20 طبقة وما فوق، وتعمل SK hynix على تحديد المنتج الذي سيستخدمها أولًا. لم يذكر Lee جيلًا مستهدفًا، لكن استبعاد HBM4E يترك HBM5 كأبكر موعد. تلغي هذه التقنية micro-bumps بالكامل، مما يسمح بزيادة سُمك القوالب الأساسية بنسبة تصل إلى 24% عند 20-Hi، وتخفض المقاومة الحرارية بنحو 35% مقارنةً بـ MR-MUF عند هذا الارتفاع، وتجعل المسافة بين النتوءات أقل من 18 ميكرونًا، مقابل 30 ميكرونًا لـ MR-MUF حاليًا. ومع كل مرة يرفع فيها JEDEC سقف السُمك، تظل MR-MUF قابلة للتطبيق لجيل آخر.
أما مفهوم iHBM، الذي كُشف عنه قبل ثلاثة أشهر، فيقوم بتضمين كتل موصلة حراريًا وعازلة كهربائيًا في منطقة D2D PHY بالقالب الأساسي، وهي نقطة الاتصال الساخنة التي تبلغ فيها كثافة الطاقة ذروتها. يدعي التصميم خفض المقاومة الحرارية بأكثر من 30%. يوضح Lee أن هذه الكتل لا يمكن تطبيقها على أي جيل HBM قيد التصميم حاليًا، مما يجعل iHBM يتطلب جهد تصميم مشترك مع العملاء.
السياق وتأثير السوق
تضع قيود السُمك البالغة 775 ميكرونًا، والمعايير الجارية لـ HBM4، الشركات في موقف حرج بين القدرة التصنيعية والضرورات الهندسية. في ظل هذا، تشير المناقشات إلى احتمال رفع سُمك HBM مستقبلاً إلى 825-900 ميكرونًا لمكدسات 20-Hi، وهو ما سيسهم في مزيد من تأجيل تبني تقنيات الترابط الهجين التي توفر مزايا واضحة مثل زيادة سُمك القوالب الأساسية بنسبة 24% وخفض المقاومة الحرارية بنسبة 35%. هذه الأرقام تعكس كفاءة حرارية لا تستطيع MR-MUF مجاراتها عند مسافات نتوءات تقل عن 18 ميكرونًا، حيث تتوقف MR-MUF عند 30 ميكرونًا اليوم.
يتنافس نهج SK hynix iHBM، الذي يقلل المقاومة الحرارية بأكثر من 30%، مباشرة مع منافسين مثل Samsung التي عرضت تقنية Heat Path Block لـ HBM5، والتي توجه الحرارة خارج المكدس عبر أعمدة مخصصة. كما ينافس تصميم Micron لدوائر القالب الأساسي، الذي يدعي كفاءة طاقة أفضل بأكثر من 20%. كل هذه المطالبات هي من مصنعين مختلفين، قيست بمعايير مختلفة، وجميعها مخصصة لـ HBM5، ولا يُتوقع دخول أي منها الإنتاج الضخم قبل عام 2028. ما يثير التساؤل هو جدوى تكديس الذاكرة بهذا الارتفاع، حيث جادل Tanj Bennett من SemiAnalysis بأن التكديس الأعلى يقلل من إنتاجية السيليكون نفسها. ذاكرة DRAM تعمل على مستوى الخلية توفر حوالي 20 تيرابايت/ثانية لكل سنتيمتر مربع؛ لكن مكدس 20-Hi يصل إلى حوالي 4 تيرابايت/ثانية فقط، ويتطلب HBM قدرة تصنيعية أكبر بكثير من ذاكرة DDR5 أو LPDDR المكافئة. ووفقًا لـ Bennett،
كن أول من يعرف بمستقبل التقنية
أهم الأخبار والتحليلات التقنية مباشرة في بريدك.
