A ligação híbrida foi originalmente considerada uma das atualizações de pacote mais importantes para a próxima geração de memória de alta largura de banda (HBM), mas os últimos relatórios da mídia coreana mostram que, devido ao "relaxamento" dos padrões da indústria, Samsung e SK Hynix provavelmente suspenderão a adoção desta tecnologia na geração HBM4 e moverão seu nó de aplicativo para HBM4E. A JEDEC, uma organização internacional responsável pela formulação de padrões da indústria de semicondutores, está reavaliando as especificações de espessura da pilha HBM. Essa mudança não afeta apenas diretamente o momento da aplicação da ligação híbrida, mas também remodela o jogo tecnológico entre os principais fabricantes de armazenamento e os grandes clientes.
Na configuração padrão anterior, a espessura de empilhamento dos produtos HBM da próxima geração foi definida como 900 mícrons, mas a discussão mais recente pode relaxar ainda mais o limite superior de espessura dos produtos HBM para 1.000 mícrons. Isto significa que o empilhamento de chips pode evoluir de uma maneira mais “conservadora”, mantendo limites de design mecânicos e térmicos aceitáveis, sem ter que depender prematuramente de rotas de empacotamento mais radicais, como a ligação híbrida. Para a Samsung e a SK Hynix, no contexto em que a maturidade, o rendimento e o custo da linha de produção ainda precisam de ser equilibrados, esse ajuste fino dos padrões fornece razões mais suficientes para atrasar a adoção de novos processos.
Em abril deste ano, foi revelado que a SK Hynix havia verificado uma amostra HBM de 12 camadas usando ligação híbrida. Naquela época, a indústria esperava que a empresa fosse a primeira a introduzir esta tecnologia na produção em massa do HBM4. A ligação híbrida é vista como um layout chave para atender às necessidades de IA de próxima geração e computação de alto desempenho, já que essas aplicações exigem contagens de camadas de empilhamento mais altas e maior densidade de largura de banda. No processo HBM tradicional, cada camada de chips DRAM é ligada por pressão térmica, saliências e materiais de preenchimento são dispostos entre os chips e, em seguida, alta temperatura e pressão são usadas para completar o empilhamento. A ligação híbrida melhora o desempenho elétrico e a capacidade de dissipação de calor conectando diretamente contatos metálicos no nível do wafer.
O último relatório da ZDNet da Coreia do Sul afirma que Samsung e SK Hynix estão considerando “contornar” temporariamente a ligação híbrida no estágio HBM4, atrasando o primeiro nó desta tecnologia para HBM4E, enquanto continuam a usar ligação por compressão a quente e complementada por outros métodos de dissipação de calor no HBM4. O relatório reiterou notícias anteriores sobre o ajuste dos padrões de espessura da JEDEC: a definição de espessura da pilha do HBM4 está sendo elevada dos atuais 775 mícrons para uma faixa de 825 a 900 mícrons, enquanto o padrão HBM5 pode ser ainda mais flexibilizado de 900 mícrons para 1.000 mícrons. Sob este novo conjunto de parâmetros, os fabricantes podem atender às necessidades de design aumentando a altura de empilhamento ou otimizando a estrutura da embalagem, sem passar imediatamente para a colagem híbrida com um limite de processo mais elevado.
O que é ainda mais digno de nota é que as mudanças na procura dos principais clientes também estão a impulsionar este ajustamento estratégico. O relatório citou fontes dizendo que “compradores de peso” como a NVIDIA atrasaram sua demanda por HBM de alta pilha, deixando as discussões internas sobre a pilha HBM de 16 camadas basicamente em um estado “suspenso”. Nesta circunstância, os produtos HBM4E também deverão continuar a permanecer em designs de 12 camadas, enfraquecendo ainda mais a urgência para os fabricantes adotarem a ligação híbrida para suportar empilhamentos mais elevados no curto prazo.
Apesar disso, a Samsung e a SK Hynix ainda esperam colher os benefícios térmicos trazidos pela ligação híbrida, mas pretendem alcançá-lo através de soluções alternativas. O relatório apontou que as duas empresas estão avaliando ativamente uma variedade de dispositivos de dissipação de calor para melhorar o caminho de condução térmica sob a estrutura de ligação por termocompressão existente e compensar as deficiências do material de enchimento como camada de isolamento térmico. Na arquitetura de ligação híbrida, o material de preenchimento é removido, o que ajuda a reduzir a temperatura e a melhorar a estabilidade. Através de dispositivos adicionais de dissipação de calor, os fabricantes esperam obter alguns dividendos de dissipação de calor sem alterar o processo de ligação do núcleo.
No longo prazo, a ligação híbrida ainda é considerada um nó tecnológico que “não pode ser contornado” no campo da HBM. À medida que o HBM5E continua a crescer no número de portas de E/S e na densidade de sinal, o relatório citou fontes da cadeia da indústria dizendo que a ligação híbrida se tornará uma opção de processo "obrigatória" durante a produção em massa do HBM5E. Um número maior de terminais de entrada e saída significa interconexões mais densas, consumo de energia e requisitos de dissipação de calor mais rigorosos, e a estrutura de ligação por termocompressão existente enfrentará gargalos óbvios em confiabilidade e desempenho.
O atual jogo de tecnologia e padrões também reflete o delicado equilíbrio do mercado geral da HBM. Por um lado, a busca pela capacidade e largura de banda da HBM para poder de computação de IA e treinamento de grandes modelos continua a acelerar, forçando os fabricantes de armazenamento a planejar camadas mais altas e tecnologias de empacotamento mais radicais; por outro lado, a maturidade da ligação híbrida, o rendimento do processo e os custos de embalagem ainda precisam de tempo para serem resolvidos. A “liderança tecnológica” por si só não é suficiente para convencer todos os participantes a assumirem riscos. O ajuste padrão de espessura da JEDEC fornece, até certo ponto, um caminho intermediário para a cadeia da indústria, permitindo que todas as partes tenham espaço para evoluir gradualmente as linhas de produtos dentro dos limites do processo seguro e controlável.
Para Samsung e SK Hynix, como dividir com precisão os nós de ligação híbrida entre HBM4 e HBM4E afetará diretamente sua competitividade no mercado de armazenamento de IA e seu espaço de negociação para cooperação com grandes clientes como a NVIDIA. Se o HBM4 ainda puder atender às necessidades atuais por meio de dispositivos de espessura de empilhamento e dissipação de calor sem usar ligação híbrida, então concentrar-se na introdução de novos processos no estágio HBM4E ou mesmo no estágio HBM5E pode se tornar uma opção comercialmente mais realista. No entanto, à medida que os cenários de aplicação de IA se expandem e a demanda por HBM de alta pilha reaquece, esta estratégia de “adoção atrasada” também pode precisar ser ajustada rapidamente nos próximos anos.