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英伟达挑战HBM极限

半导体芯闻12-30 18:22

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随着人工智能(AI)算力需求的爆发式成长,全球AI 芯片龙头英伟达(Nvidia)正准备再次推高全球AI 记忆体供应链的技术极限。根据市场消息来源指出,英伟达已正式向主要供应商发出需求,评估最早于2026 年第四季交货16 层堆叠HBM的可行性。如此迫使三星电子Samsung Electronics)、SK 海力士(SK hynix)与美光(Micron Technology)加速研发时程,更提前开启了下一代AI 芯片的核心零件争夺战。

根据韩国媒体报导,目前市场焦点仍集中在12 层堆叠HBM4 的供应商认证与量产准备上,预计12 层堆叠的产品将于2026 年初进入全面商业化阶段。然而,英伟达显然不满足于此,近期已经在询问下一代产品的状况。虽然,整个计画尚未签署正式合约,但已引发供应商内部的开发时程重新规划,包括良率目标与初始产量设定的动荡。

部分供应商预计,相关的效能评估最快将于2026 年第三季前展开。根据规格与时程的最终定案,这款16 层堆叠的产品目前可能仍被归类为HBM4 世代,或者是HBM4E 世代的范围。韩国半导体工业协会执行副总裁、前SK 海力士高层Ahn Ki-hyun 指出,英伟达对GPU 的升级非常积极,这使得HBM 也必须以相同的节奏前进。如果记忆体效能跟不上,即使是更高性能的GPU 也会失去意义。

事实上,从12 层堆叠推进到16 层堆叠,其关键并非只是简单的层数堆叠而已,而是半导体封装技术的重大进步。 Ahn Ki-hyun 强调,要从12 层堆叠到16 层堆叠的转换在技术上远比8 层堆叠到12 层堆叠更为艰难,许多情况下必须更换整个制成技术。

以目前的规格来分析,从12 层堆叠推进到16 层堆叠,面临的最大挑战在于封装高度与晶圆厚度上:

晶圆厚度缩减:为了在有限的空间内堆叠更多芯片,业界估计16 层堆爷的HBM 需要将晶圆厚度从目前12 层堆爷设计的50 微米,进一步压缩至30 微米左右。

封装高度限制:全球半导体标准组织JEDEC 将HBM4 的封装高度限制在775 微米,这为传统的堆叠方法留下的空间极其有限。

以上这些物理限制使得封装键合(Bonding)技术成为竞争的核心。目前,三星与美光主要依赖热压键合(TCB)技术,而SK 海力士则采用其领先业界的批量回流模制底填(MR-MUF)技术。

面对16 层HBM 的挑战,各大记忆体巨头采取了截然不同的技术路径。在三星方面,当前已经考虑在16 层堆叠的产品中导入“混合键合”(Hybrid Bonding)技术。分析认为,三星之所以选择提前转向混合键合,是因为其在目前的黏合剂技术竞争中难以赶上对手,希望借此新技术实现弯道超车。近期,三星在英伟达的HBM4 系统封装(SiP)测试中已获得正面的回馈。

至于,SK 海力士方面,正在调节其发展节奏。虽然该公司也正在开发混合键合作为备案,但其战略重点是尽可能延长其业界领先的MR-MUF 技术的寿命。目前,SK 海力士已建立HBM4 量产框架,并开始向英伟达提供有偿样品。最后在美光部分,虽然在最新进展中较少被提及,但美光仍与三星同样依赖TCB 技术,并正努力在16 层堆爷的竞赛中保持竞争力。

报导强调,这场技术竞赛的关键时间点将与英伟达下一代Rubin 架构AI 芯片的发表连结,该产品预计于2026 年下半年问世。据悉,每颗Rubin 架构AI 芯片将配备多达8 个HBM4 堆叠,这将极大的拉动对高层数HBM 的需求。不过,尽管业界对16 层堆叠的HBM4 充满期待,但短期内市场重心仍将稳固在HBM3E。根据市场分析师估计,HBM3E 在2026 年仍将占HBM 总产量的66%,虽然较2025年的87% 有所下降,但依然是市场绝对的主流。

(来源:综合整理自网络信息)

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