J’ai fait le tour et j’ai constaté qu’il n’y avait que des appels à acheter («喊单») et des partages de retours («晒单»), mais personne n’expliquait vraiment la chaîne industrielle complète de la HBM. Ce n’est qu’en comprenant la chaîne industrielle qu’on peut savoir ce qu’on peut acheter et ce qu’il vaut mieux ne pas acheter ? Aujourd’hui, je vais tout faire pour éclairer ce sujet.

Qu’est-ce que la HBM ?

Le nom chinois de la HBM est « mémoire à bande passante élevée ». Grâce aux vias traversants en silicium (TSV), plusieurs couches de DRAM sont empilées verticalement, ce qui permet d’obtenir une bande passante mémoire très élevée et une latence faible, offrant ainsi aux GPU IA comme ceux de NVIDIA une capacité massive de traitement des données et en contournant le goulot d’étranglement de la « barrière de la mémoire » des architectures traditionnelles.

Quelle est la technologie clé de la HBM ?

En termes simples, la HBM consiste à empiler verticalement des puces nues de DRAM en superposant plusieurs couches grâce à une technologie d’empilement. L’étape de fabrication la plus importante est le TSV (vias traversants en silicium). Le perçage en TSV ne consiste pas simplement à faire des trous au laser : on utilise un procédé par gravure, avec des gaz de gravure, qui corrode progressivement le substrat en silicium vers le bas pour percer les puces nues ; ensuite, on recouvre le dessus avec une couche d’étain (micro-bumps) après y avoir injecté du cuivre ; à ce stade, on peut empiler ensemble plusieurs puces nues.

Dans ce processus, il y a quatre parties les plus importantes :

• Conception et fabrication du HBM : SK Hynix, Micron et Samsung Electronics les produisent elles-mêmes

• Équipements de perçage TSV : Applied Materials $AMAT et Lam Research $LRCX monopolisent le marché

• Matériaux de gravure/dépôt/polissage : Integtr…

  $ENTG

• Cartes de sondes pour tester le HBM : FormFactor $FORM (partenaire de Hynix en profondeur)

Mais si on ne fait que de l’empilement, à part les points de connexion en micro-bosses, tout reste en l’air et c’est très fragile. Pour renforcer la structure et assurer le refroidissement, les trois grands fabricants ont actuellement deux solutions :

• SK Hynix empile d’abord l’ensemble, puis place tout le HBM dans un moule et injecte une résine époxy liquide pour remplir les interstices. Ensuite, on chauffe et on applique une pression pour solidifier la résine époxy.

• Samsung et Micron, eux, ajoutent une couche de film mince polymère entre deux puces. Lorsqu’on chauffe et qu’on applique une pression, le film fond au niveau des micro-bosses pour finaliser la soudure, puis une fois refroidi le film se solidifie. Ensuite, on répète le processus sans cesse pour empiler vers le haut.

En ce qui concerne ces deux solutions, celle de SK Hynix est la meilleure : lors de la soudure par micro-bosses, il n’y a pas d’autres éléments qui interfèrent, donc la vitesse de fabrication et le taux de bons produits seront bien meilleurs.

En termes de refroidissement, SK Hynix mélange aussi des particules à forte conductivité thermique dans de la résine époxy : autrement dit, l’époxy est transformée en quelque chose de similaire à de la graisse thermique. L’efficacité de refroidissement de SK Hynix est le double de celle de Samsung. Alors, pourquoi la part de marché de Hynix peut-elle atteindre 50 % ?

Donc, si c’est une puce ADR de Hynix, il faut simplement remplacer directement ce que vous avez en MU par Hynix.

Intégration et emballage du HBM — CoWos

Une fois le HBM fabriqué, il reste la partie qui consiste à le connecter au GPU. Dans les circuits traditionnels, la connexion entre carte PCB et puces se fait via des liaisons gravées sur les pistes du PCB. Mais entre le HBM et le GPU, les lignes de communication sont extrêmement nombreuses : la densité de pistes d’un PCB classique ne peut tout simplement pas atteindre un tel niveau. Donc TSMC…

$TSM

On a donc mis au point une méthode d’emballage 2.5D appelée CoWos.

Le principe consiste à utiliser une machine de photolithographie pour graver directement, sur une grande plaquette de silicium, des circuits qui relient le HBM et le GPU (l’espace entre les pistes peut atteindre 0,8 à 2 μm). Ensuite, on soude directement les deux types de puces ensemble. Cela permet à la fois une bande passante élevée et une faible latence. Les H100 et B200 d’NVIDIA reposent sur ce type de méthode.

Et CoPos, c’est quoi ?

En bref, aujourd’hui, la plaquette de silicium est chère et, en plus, elle est ronde. Or, la plupart des puces principales sont carrées : découper une plaquette ronde en carrés est donc très peu rentable. C’est pourquoi certains ont proposé d’aligner les puces sur une « couche RDL de panneau » au lieu du médiateur en silicium circulaire d’origine, afin de renforcer l’implantation des liaisons électriques entre les différentes couches conductrices et matériaux. Grâce à l’introduction de nouveaux matériaux comme le verre ou le saphir, les dimensions carrées peuvent permettre l’emballage de plusieurs puces et l’intégration de puces de différentes tailles. En même temps, cela prend en charge des masques (photomasques) plus grands et atténue le problème de flambage qui devient de plus en plus évident quand les puces grandissent.

Mais à l’heure actuelle, la densité d’interconnexion reste relativement faible ; les outils au niveau panneau et les rendements sont encore en développement, encore en phase pilote / en phase d’introduction, contrairement à CoWoS qui est déjà totalement mature et en production en volume.

Ces technologies d’emballage avancées dépendent principalement de $TSM et de $AMKR.

, le 16 juin, ces deux entreprises ont encore signé des contrats-cadres de 10 ans, ce qui prouve que cette capacité de production n’est effectivement pas suffisante.

CoWoS est la technologie principale actuelle (2.5D). CoPoS + substrat en verre est la prochaine orientation pour les grandes tailles. $TSM via la plateforme 3DFabric, on peut les combiner de façon flexible, couvrant de manière exhaustive les besoins d’emballage, de l’IA jusqu’au mobile.

À l’heure actuelle, la direction des équipements de perçage TSV, des tests HBM et de CoWoS a encore de réelles chances.

Analyse uniquement personnelle, ne constitue pas un conseil en investissement. DYOR～