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釋放GPU晶片運算效能 HBM技術持續邁向新世代

  • 林佩瑩台北

SEMICON Taiwan 國際半導體展同期舉辦的異質整合國際高峰論壇,第3天與會貴賓合影。SEMI
SEMICON Taiwan 國際半導體展同期舉辦的異質整合國際高峰論壇,第3天與會貴賓合影。SEMI

因應日益複雜的應用需求,市場對AI晶片、HPC等需求持續攀升。儘管在晶圓製造業持續突破先進製程,讓晶圓製造得以向3nm、2nm邁進,然此舉仍然不足發揮AI晶片、HPC等運算能力,也帶動 3D異質整合(3DHI)技術的廣泛應用,極盼藉此突破「摩爾定律」的發展瓶頸。如因應AI晶片而生的HBM(High Bandwidth Memory;高頻寬記憶體),即具備高頻寬、低功耗與體積小等優點,能全力釋放GPU晶片的強大算力。

SEMICON Taiwan 國際半導體展同期舉辦的異質整合國際高峰論壇–第三天活動中,美光科技副總裁Akshay Singh表示,現今AI正以前所未有速度快速發展,被廣泛應用智慧車、智慧醫療、智慧製造等領域中。而隨著生成式AI興起,GPU晶片必須透過CPU存取記憶體中資料的傳統架構,已難以支撐大語言模型的訓練與推論需求。因此,與GPU晶片共同封裝的HBM,具備高頻寬、大容量等特性,讓GPU晶片可直接存取記憶體中的資料,自然成為提升AI算力最新平台。

三星電子企業EVP林俊成博士指出,在HPC、AI帶動下,帶動市場對HBM強烈需求。三星電子推出的HBM3E 12H頻寬達到1.2 TB/s,容量也達到36GB,相較於HBM3 8H,在頻寬與容量上大幅提升超過50%。在製程技術進步下,預估每個新世代的HBM頻寬和容量將呈現2~3倍成長,預估HBM4功率超過30W,堆疊數量將達到16個。如此一來,勢必會導致產生更高熱能,然現行HBM採用凸塊鍵合製程,在受到接縫間隙高度的限制下,利用TCB、 MR等技術的模式,恐怕難以解決下一代HBM產生的高熱能。

可預期HBM4勢必要採用HCB 技術,才能改善HBM封裝的散熱問題,且能減少對環氧樹脂材料的需求,並在界面交接處提供更高密度的I/O金屬,達到降低HBM厚度,進而達到提升效能、降低能耗、體積的目的。不過,採用HCB技術背後,也得克服薄晶片的翹曲控制問題,而可能需要採用 CoW(CoRW)技術,才能降低晶圓級處理的成本,也成為封裝產業必須面對的新課題。

在市場追求高效能晶片的浪潮下,帶動全球各界投入先進封裝技術的研發,也同步帶動先進量測工具、材料等創新,期盼全力克服製程及封裝技術挑戰,搶攻異質整合市場的龐大商機。

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