韓國半導體巨頭三星電子目前正致力于開發一種專為智能手機和平板電腦量身定制的移動端HBM芯片技術,力求將移動設備徹底轉變為強大的端側人工智能利器。
近期全球內存市場供不應求,三星在斬獲巨額利潤后開始迅速開辟這一全新的藍海賽道。
傳統移動端DRAM主要采用銅線鍵合技術,其輸入輸出接口端子數量被限制在128個至256個之間,在提高效率和控制發熱時會面臨巨大的信號損耗。
為了徹底解決移動設備極其苛刻的內部空間與功耗瓶頸,三星計劃在移動端HBM芯片中引入超高縱橫比銅柱以及扇出型晶圓級封裝技術。
該封裝工藝與三星即將推出的Exynos 2600等旗艦級手機處理器芯片所采用的復雜封裝方式完全相同,能夠顯著提升芯片的耐熱性,并大幅增強設備在持續高負荷工作狀態下的性能表現。
在核心工藝突破上,三星憑借垂直銅柱堆疊技術,將內存芯片以階梯式結構進行垂直堆疊,并利用銅柱填充芯片之間的微小縫隙。
三星已將該封裝工藝中的銅柱縱橫比從現有的3:1至5:1大幅度提升到15:1至20:1,從而實現了數據帶寬的質躍。
不過這種激進設計導致銅柱直徑隨之縮小,一旦直徑低于10微米,銅柱結構在制造或使用中就極其容易發生彎曲甚至完全斷裂。
此時扇出型晶圓級封裝技術開始發揮關鍵作用。它通過將引腳與銅線向外延伸的方式,不僅增強了芯片整體的物理結構完整性,還大幅增加了輸入輸出接口的數量,使得數據帶寬在原有基礎上直接提升了30%。
從目前的產品規劃與量產時間線來看,該技術仍處于秘密研發階段。根據現有的產品路線圖預測,三星大概率會將該技術率先應用在首款搭載全自研GPU的旗艦芯片Exynos 2800或隨后的Exynos 2900處理器上。
與此同時,其他行業巨頭也在密切關注移動端HBM技術,蘋果有計劃在其未來的iPhone中引入該內存技術,華為也在積極探索該技術的可能性。
業內人士分析,由于目前移動端動態隨機存取內存的價格本就居高不下,只有當未來HBM生產工藝完全成熟、成本和價格回歸到穩定區間之后,智能手機廠商才會真正開始大規模普及。
若未來幾年內存價格持續走高,移動設備的端側人工智能升級可能仍將受限于處理器芯片和閃存方面的常規迭代。