HBM4與混合鍵合技術解析:如何實現16層堆疊與3.6TB/s頻寬?

HBM4是下一代高頻寬記憶體,預計2026年下半年量產。其核心技術突破來自混合鍵合(Hybrid Bonding)的導入。

什麼是混合鍵合?

混合鍵合是一種將晶片或晶圓直接堆疊的互連技術,透過銅對銅直接鍵合,而非傳統的微凸塊連接。該技術在晶片表面同時形成介電層與銅接點,經表面活化處理後,在室溫下完成預鍵合,再經高溫退火使銅原子相互擴散,形成牢固的電氣連接。

HBM3e vs HBM4 規格對比

規格 HBM3e HBM4
最大頻寬 1.0-1.2 TB/s 3.6 TB/s+
堆疊層數 12層 16層
單顆容量 24GB 48GB+
互連技術 微凸塊 混合鍵合
功耗 基準 降低30-40%

混合鍵合的優勢

  • 更細間距:可實現10微米以下的互連間距
  • 更低阻抗:銅對銅直接鍵合,無凸塊寄生電容
  • 更薄堆疊:16層堆疊厚度與12層HBM3e相當
  • 更好散熱:銅熱導率高,散熱性能優異

SK海力士將率先在HBM4導入混合鍵合,三星與美光也計劃跟進。混合鍵合設備市場預計從2025年的3億美元成長至2030年的20億美元。