9月26日，韓國SK海力士宣布，繼今年3月向客戶供應8層高帶寬存儲器HBM3E（24GB）后，公司率先開始量產12層HBM3E（36GB），也是全球HBM產品中容量最大的。性能提升之處在于，比上一代DRAM芯片薄40%，維持相同整體厚度，容量卻提高了50%。SK海力士表示，支撐這款產品穩定量產的關鍵之一，就是新一代MR-MUF（Mass Reflow Molded Underfill）熱管理封裝技術。本文就來扒一扒該技術相關細節及其用到的材料。

什么是HBM

HBM是High Bandwidth Memory的縮寫，即高帶寬存儲器，它是一種設計為堆棧式結構的內存技術，具體是將常見的DRAM（動態內存）芯片垂直堆疊在一起，通過硅通孔（Through Silicon Via, TSV）技術連接，從而顯著增加帶寬并且減小體積。HBM3E是第五代產品，由8顆3GB的DRAM芯片垂直堆疊而成。HBM對于GPU（圖形處理器，即顯卡）的關鍵作用是提高數據傳輸的速度，減少延遲。

打個比方，AI模型基本可以看作是生產數據（答案）的智慧工廠，GPU就是這座工廠可以同時處理多個任務的自動化流水線。HBM就是流水線的傳送帶，負責將原料（數據）快速、高效地從倉庫（硬盤或SSD等）傳送給負責處理加工的機械臂（計算單元）。HBM速度越快，數據吞吐就越快，AI訓練和得出結論的速度自然也就越快。

關于MR-MUF封裝

在體積更小、速度更快、帶寬更高、性能更佳的追求道路上，DRAM芯片密集堆疊導致熱量集中在較小的空間內，增加了散熱難度，這很快就構成器件升級最大的障礙。SK海力士在2019年發明了MR-MUF創新封裝技術，并將其用于HBM中提升散熱效果，該技術同時減少了芯片堆疊時受到的壓力，提高了芯片的翹曲控制力(Warpage Control)，確保HBM穩定量產。

新一代技術在容量增加的同時提升了散熱和工作效率

MR-MUF是Mass Reflow Molded Underfill的縮寫，用漢語詞匯不是很好翻譯概括，簡單描述就是通過在高溫下將填充材料流動到芯片和基板之間，實現高效的封裝和散熱的技術，通常采用環氧樹脂和填料提高機械強度和熱導率，并減少內應力（芯片翹曲）。散熱和增強填料以氧化鋁、氮化硼、硅微粉、玻璃纖維較為常見，更多特殊填料則可能涉及個性化需求或特殊配方。而所謂新一代MR-MUF是SK海力士發現傳統MR-MUF在面對更密集堆疊時（從8層到12層），在散熱和芯片翹曲問題上已力不從心。據SK公開文獻顯示，新一代環氧樹脂填充體系的散熱性能提高了1.6倍；首創的芯片控制技術（Chip Control Technology）則用于防止芯片翹曲。

芯片控制技術是在堆疊芯片時，通過瞬間高溫使凸點連接（焊球）與填充材料熔合，填充材料在冷卻固化后提供了穩定的機械支持，避免芯片在使用過程中的變形或翹曲。而環氧樹脂體系的散熱性能提升，則依賴于新型高導熱填料，這包括材料配方的變化，比如粉體球形化與粒徑進一步細化；比如氮化硼、金剛石、氮化鋁等高導熱填料組分的增加；其他需要注意的因素還包括膨脹系數與硅片相近以減少應力，等等。

展望與小結

混合鍵合（Hybrid Bonding）等新一代封裝技術受到廣泛關注，該技術在堆疊芯片時，使芯片間不需要凸點（焊球）而直接連接的技術。通過此技術，可減少芯片整體厚度，以實現高層堆疊。能在產品厚度不變的情況下，通過增加芯片堆疊層數來提升產品性能和容量。

盡管頂層與底層芯片間距變窄導致的散熱問題依然存在，但這項技術有望成為可以滿足客戶日益多樣化性能需求的一種解決方案。SK海力士HBM開發負責人表示，“公司目前在探討將該技術應用于16層以上HBM產品的必要性，計劃持續提升當前先進MR-MUF技術的散熱性能，并確保新技術的研發，考慮未來采用先進MR-MUF技術和混合鍵合技術相結合的方式開發新產品。” 

粉體圈 啟東