Un bref aperçu de l'ingénierie de gestion thermique et de la technologie des matériaux de SK Hynix
Le 18 juin, SK Hynix a annoncé avoir commencé à expédier des échantillons de sa mémoire HBM4E à bande passante élevée de septième -couches empilées à 12-générations-à des clients clés, entrant ainsi officiellement dans la phase de validation client. Ce nouveau produit DRAM ultra-hautes-performances, conçu pour l'IA de nouvelle-génération, offre plusieurs améliorations, notamment une vitesse de traitement des données maximale de 16 Gbit/s par broche, une efficacité énergétique supérieure de plus de 20 % par rapport au HBM4 et, tout en atteignant une capacité de 48 Go avec 12 couches d'empilage, il exploite un processus MR-MUF avancé qui réduit la résistance thermique d'environ 17 % par rapport au HBM4.
Des avancées dans le goulot d’étranglement de la dissipation thermique
HBM atteint une bande passante élevée en empilant verticalement des puces DRAM, mais cette architecture 3D présente de sérieux défis en matière de gestion thermique. En 2019, SK Hynix a introduit la technologie d'emballage MR-MUF (Mass Reflow Molded Underfill), qui utilise des résines époxy et des charges (telles que l'alumine et le nitrure de bore) pour améliorer la résistance mécanique et la conductivité thermique. Le matériau de remplissage circule entre les puces et le substrat à haute température, puis est durci, permettant un conditionnement et une dissipation thermique efficaces. Cependant, à mesure que les couches de pile continuaient d'augmenter, le MR-MUF initial s'est avéré inadéquat pour la dissipation thermique et le contrôle du gauchissement. SK Hynix a ensuite développé une technologie MR-MUF de nouvelle-génération qui a réalisé des avancées décisives : les performances de dissipation thermique du système de remplissage en résine époxy ont été améliorées de 1,6 fois, et une technologie pionnière de contrôle des copeaux, qui utilise des températures élevées instantanées pour lier les bosses et fusionner le matériau de remplissage, fournit un support mécanique stable après refroidissement et durcissement, empêchant efficacement la déformation des copeaux. Le HBM4E, lancé cette fois, continue d'améliorer la dissipation thermique même si la capacité augmente, reflétant les progrès continus dans les matériaux d'emballage. Il peut également intégrer la solution « iHBM », divulguée pour la première fois publiquement en mai de cette année, qui réduit considérablement la génération de chaleur en plaçant des dispositifs thermiques intégrés au-dessus du PHY D2D le plus chaud (couche physique die-to die) pour créer un canal de dissipation thermique dédié.
Outlook pour les technologies de dissipation thermique de nouvelle génération-
Les solutions ci-dessus sont les solutions de dissipation thermique que SK Hynix a divulguées publiquement et qu'elles mettent en œuvre ou ont déjà mises en œuvre. De plus, SK Hynix envisage de combiner un MR-MUF avancé avec une liaison hybride pour les produits HBM à 16-couches et supérieurs. La liaison hybride permet des connexions directes de puce à puce-à-sans bosses, ce qui permet des interconnexions à densité plus élevée-, une latence plus faible et des performances thermiques supérieures. En termes de charges thermiquement conductrices, l'alumine sphérique Low- est déjà devenue une charge clé essentielle pour les matériaux d'emballage HBM. De plus, à mesure que HBM évolue vers un nombre de piles plus élevé, les matériaux d'emballage sont confrontés à des défis de plus en plus graves en matière de dissipation thermique, d'intégrité du signal et de fiabilité, et les matériaux céramiques à haute -thermique-conductivité-y compris les charges et les matériaux thermiques intégrés- jouent un rôle de plus en plus important. Il est clair que la future compétition HBM ne portera pas seulement sur la bande passante et la capacité, mais aussi sur une compétition globale de capacités en matière de science des matériaux et d'ingénierie de gestion thermique.