Ходил по кругу и обнаружил: в основном только зовут по сигналам и выкладывают отчёты о покупках, но никто толком не объясняет, как устроена вся индустрия HBM. Только разобравшись в цепочке поставок, можно понять, что покупать можно, а что нельзя? Сегодня я хочу немного просветить всех.
Что такое HBM?
Китайское название HBM — «высокопропускная память». Благодаря технологии сквозных межсоединений через кремний (TSV) несколько слоёв DRAM располагаются вертикально друг над другом, обеспечивая крайне высокую пропускную способность памяти и низкую задержку. Это даёт ИИ-GPU вроде NVIDIA огромную мощность по передаче данных, позволяя преодолеть узкое место «стены памяти» традиционной памяти.
Какая ключевая технология лежит в основе HBM?
Проще говоря, HBM — это вертикальная укладка нескольких слоёв DRAM-чипов друг на друга с помощью технологии штабелирования. Самый важный процесс — это TSV (сквозные межсоединения через кремний). Сами отверстия TSV — это не просто сверление лазером: сначала с помощью травильного газа происходит постоянная коррозия вниз, чтобы проделать отверстия в кремниевой подложке для изготовления сквозных переходов и затем выполнить заполнение медью. После того как медь подведена, сверху покрывают слой олова (микробугорки, микростолбики), и тогда можно штабелировать несколько кристаллов друг над другом.
В этом процессе самым важным являются четыре части:
Проектирование и изготовление HBM: SK Hynix, Micron и Samsung Electronics (каждая делает сама)
Оборудование для бурения TSV: Applied Materials $AMAT и Lam Research $LRCX (монополия)
Материалы для травления/осаждения/полировки: Integtr (англ.)
$ENTG
Тестовые пробники для HBM: FormFactor $FORM (глубокий партнёр Hynix)
Но если просто складывать в стопку, то кроме микро-бугоркового соединения всё остальное остаётся подвешенным и получается очень хрупко. Для укрепления и охлаждения сейчас у трёх крупнейших производителей есть два варианта:
SK Hynix сначала в целом складывает слои, затем помещает весь HBM в форму и заливает в зазоры жидкую эпоксидную смолу, после чего нагревает и под давлением даёт смоле затвердеть.
Samsung и Micron добавляют между двумя слоями чипов слой полимерной тонкой плёнки. При нагреве и при подаче давления плёнка расплавляется в местах микро-бугорков, завершая пайку; после охлаждения плёнка затвердевает. Затем процесс повторяется снова и снова, слой за слоем наращивая стек.
Если сравнивать два этих подхода, то для SK Hynix лучший вариант, потому что при пайке микро-бугорков ничто другое не мешает, поэтому скорость производства и выход годных будут намного выше.
В плане охлаждения SK Hynix ещё и добавляет в эпоксидную смолу частицы с высокой теплопроводностью — по сути, превращая эпоксидку в нечто наподобие термопасты. Эффективность охлаждения у SK Hynix в два раза выше, чем у Samsung. Так почему доля Hynix на рынке может доходить до 50%?
Поэтому если речь про Hynix ADR, то лучше сразу поменять на Hynix, если на руках есть MU.
Интеграция и корпусирование HBM — CoWos
После того как HBM изготовлен, наступает этап работ по соединению с GPU. Традиционно соединения между чипами выполняются через линии на печатной плате PCB, сформированные травлением. Но линии связи между HBM и GPU получаются очень массивными, и обычная печатная плата просто не способна обеспечить такую плотность. Поэтому TSMC…
$TSM
Затем они предложили способ корпусирования 2.5D, который называется CoWos.
Суть в том, что с помощью литографического оборудования прямо на большом кремниевом пласти́не наносят схему для взаимного соединения HBM и GPU (зазор между линиями можно сделать 0,8–2 мкм). Затем одновременно напрямую припаивают друг к другу эти два типа чипов. Это позволяет обеспечить высокую пропускную способность и низкую задержку. H100 и B200 от NVIDIA — это именно такой подход.
А что такое CoPos?
Проще говоря, сейчас кремниевые пластины дорогие и при этом они круглые, тогда как большинство основных чипов — квадратные. Поэтому раскрой круглых пластин очень невыгоден. Вот почему и появилась идея размещать чипы в виде квадратной «панельной RDL-слой», заменяя исходный круглый кремниевый промежуточный слой. Это усиливает разводку взаимных соединений между различными проводящими слоями и материалами. При внедрении новых материалов вроде стекла или сапфира квадратные размеры позволяют упаковывать сразу несколько чипов и интегрировать чипы разных размеров. Одновременно это поддерживает более крупные маски (фотошаблоны) и снижает проблему коробления, которая становится тем заметнее, чем больше размер чипа.
Но плотность взаимных соединений на данный момент относительно слабее; панельные инструменты и выход годных ещё развиваются и всё ещё находятся на стадиях опытного производства/внедрения — в отличие от CoWoS, который уже полностью зрел и запущен в массовое производство.
Технологии этих продвинутых типов корпусирования в основном зависят от TSMC $TSM и $AMKR.
И ещё: 16 июня обе эти компании подписали долгосрочные контракты на 10 лет, что доказывает, что по этой части мощностей действительно не хватает.
CoWoS — это текущая основная платформа (2.5D). CoPoS + стеклянная подложка — направление следующего поколения для больших размеров. $TSM через платформу 3DFabric можно гибко комбинировать их, полностью закрывая требования к корпусированию от AI до мобильных устройств.
На данный момент по-прежнему есть большие возможности в направлении оборудования для сверления TSV, тестирования HBM и CoWoS.
Выше — только моё личное мнение и анализ, не является инвестиционной рекомендацией. DYOR~