高带宽存储(HBM)的从容存储竞争正经历结构性转变:随着AI运算需求激增,三星电子、量竞SK海力士和美光科技的散热M时散热竞争不仅聚焦于堆叠层数与存储容量,也逐渐转向热管理技术的技术巨头积极较量。
报道显示,应对
英伟达(NVDA.US)、挑战AMD(AMD.US)等AI芯片厂商正向HBM供应商施加压力,从容存储要求提高热控和低功耗设计的量竞能力。
与此同时,散热M时散热从HBM5开始,技术巨头积极三星与SK海力士将推出芯片级热管理技术。应对在COMPUTEX展会上,挑战三星展示了其HBM5模型和HPB(Heat Path Block)技术,从容存储SK海力士则发布了将冷却元件直接集成到封装中的量竞iHBM方案。
这一战略布局反映了日益严峻的散热M时散热热管理挑战。新一代AI服务器GPU的功耗逐渐逼近每颗1000瓦,极大增加了系统的散热负担。此外,随着HBM堆叠层数接近20层,散热问题已成为提升性能和扩展规模的关键障碍。
这三家巨头各自采取了不同的技术路径:
三星专注于内部构建独立热传导通道,SK海力士则将冷却元件嵌入HBM封装,而美光则通过低功耗设计和硅通孔(TSV)冷却技术寻求突破。
三星HPB:构建独立的热传导路径
三星在COMPUTEX展示的HPB技术旨在HBM结构内开辟额外的热传导路径,以便更有效地管理芯片内部的热量。三星DS首席技术官Song Jae-hyuk表示,HPB技术已在HBM4E中测试成功,得到了可靠性与稳定性的验证。
在HBM结构中,D2D PHY(die-to-die物理层)被认定为主要热源之一。三星的HPB方案在此区域引入独立热路径,提升了整体系统的稳定性,热阻最高可降低16%。
HPB技术已经在三星Exynos 2600等应用处理器中应用,通过在芯片上方设置铜质结构,以产生更有效的散热路径。三星还计划探索基于硅材料的HPB架构,以优化芯片排布,将HPB融入整体存储堆叠设计。
SK海力士iHBM:冷却元件的内部集成
SK海力士于5月底推出的iHBM方案,将冷却元件(ICEs)直接集成到HBM封装内部,并计划在包括HBM5在内的下一代产品中推广这一架构。
与三星相似,SK海力士也关注D2D PHY界面的热问题。该方案通过将导热性好的硅基材料ICEs集成到HBM堆叠与GPU之间的D2D PHY区域,构建内部散热路径,从结构层面应对热管理挑战。该设计可以将热阻降低30%,并显著提升运行稳定性。
在可制造性方面,iHBM依靠SK海力士的晶圆级封装(WLP)工艺及已验证的MR-MUF技术以确保大规模生产的稳定性。
美光差异化策略:低功耗设计与TSV冷却
与两家韩国竞争对手在封装内部热路径上的集中投资不同,美光选择聚焦于低功耗的HBM设计,并结合硅通孔(TSV)冷却技术。
沟槽冷却技术通过在AI加速器芯片中蚀刻微型沟槽,使冷却液能够循环保流,从而减少热积累。根据专利与技术分析平台PatSnap,美光在2025年获得的叠层存储散热专利,描述了一种基于电气无源冷却TSV的垂直热管理结构,它在存储堆叠内嵌入导热层,形成有效的热传导路径。
行业走向:散热管理成为3D封装竞争的新角度
PatSnap还指出,
整个行业正向专用热传导通道演进,以提高散热效率,绕过高热阻的底部填充材料。参与者包括美光和多家中国主要存储制造商,他们都在追求类似的设计方向。
随着HBM堆叠层数接近20层,AI芯片功耗不断上升,散热管理已演变为封装设计的核心挑战。三大巨头在这一领域的技术积累与专利布局,正日益成为衡量其未来市场竞争力的重要标准。
本文转载自“华尔街见闻”,官网编辑:蒋远华。
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