Kratki pregled inženjeringa upravljanja toplinom i tehnologije materijala tvrtke SK Hynix
Dana 18. lipnja, SK Hynix objavio je da je započeo isporuku uzoraka svoje 12-slojno naslagane sedme-generacije-memorije visoke propusnosti HBM4E ključnim kupcima, službeno ulazeći u fazu provjere valjanosti kupaca. Ovaj novi DRAM proizvod ultra-visokih-izvedbi, dizajniran za sljedeću-generaciju umjetne inteligencije, donosi nekoliko poboljšanja, uključujući maksimalnu brzinu obrade podataka od 16 Gbps po pinu, više od 20% bolju energetsku učinkovitost u usporedbi s HBM4 i, dok postiže kapacitet od 48 GB s 12 slojeva slaganja, koristi napredni MR-MUF proces koji smanjuje toplinski otpor za otprilike 17% u odnosu na HBM4.
Proboji u uskom grlu toplinske disipacije
HBM postiže visoku propusnost okomitim slaganjem DRAM čipova, ali ova 3D arhitektura predstavlja ozbiljne izazove upravljanja toplinom. SK Hynix je 2019. predstavio MR-MUF (Mass Reflow Molded Underfill) tehnologiju pakiranja koja koristi epoksidne smole i punila (kao što su glinica i borov nitrid) za poboljšanje mehaničke čvrstoće i toplinske vodljivosti. Materijal za punjenje teče između čipsa i podloge na visokim temperaturama i zatim se stvrdnjava, omogućujući učinkovito pakiranje i odvođenje topline. Međutim, kako su se slojevi hrpe nastavljali povećavati, početni MR-MUF pokazao se neadekvatnim za disipaciju topline i kontrolu savijanja. SK Hynix je zatim razvio sljedeću-generaciju MR-MUF tehnologije koja je postigla kritične pomake: izvedba toplinske disipacije sustava za punjenje epoksidnom smolom poboljšana je 1,6 puta, a pionirska tehnologija kontrole strugotina, koja koristi trenutne visoke temperature za spajanje neravnina i spajanje materijala za punjenje, pruža stabilnu mehaničku potporu nakon hlađenja i stvrdnjavanja, učinkovito sprječavajući strugotine iskrivljenost. HBM4E, lansiran ovaj put, nastavlja poboljšavati disipaciju topline čak i kada se kapacitet povećava, odražavajući stalni napredak u materijalima za pakiranje. Također može sadržavati rješenje "iHBM", prvi put javno objavljeno u svibnju ove godine, koje značajno smanjuje proizvodnju topline postavljanjem ugrađenih-termalnih uređaja iznad najtoplijeg D2D PHY (die-to-die fizički sloj) kako bi se stvorio namjenski kanal za raspršivanje topline.
Izgledi za sljedeće-generacije tehnologija rasipanja topline
Gore navedena su rješenja za raspršivanje topline koja je SK Hynix javno objavio i koja implementira ili je već implementirao. Osim toga, SK Hynix razmatra kombiniranje naprednog MR-MUF-a s hibridnim spajanjem za 16-slojne i više HBM proizvode. Hibridno spajanje omogućuje izravne veze između čipova-na-čipovima bez neravnina, omogućujući međupovezivanja veće-gustoće, nižu latenciju i vrhunske toplinske performanse. Što se tiče toplinski vodljivih punila, Low- sferična glinica već je postala ključno punilo za HBM materijale za pakiranje. Štoviše, kako se HBM razvija prema većem broju hrpa, materijali za pakiranje suočavaju se sa sve ozbiljnijim izazovima u rasipanju topline, cjelovitosti signala i pouzdanosti, a keramički materijali visoke -toplinske-vodljivosti-uključujući punila i ugrađene-termalne materijale igraju sve važniju ulogu. Jasno je da se buduće HBM natjecanje neće odnositi samo na propusnost i kapacitet, već i na sveobuhvatno natjecanje u znanosti o materijalima i inženjerskim sposobnostima upravljanja toplinom.