Samsung จดสิทธิบัตรแพ็กเกจ HBM รุ่นใหม่ ปรับโครงสร้าง Dummy Die เพิ่มความทนทาน รองรับ HBM5 แบบ 16 ชั้น

Samsung Electronics เดินหน้าพัฒนาเทคโนโลยีหน่วยความจำ High Bandwidth Memory (HBM) รุ่นใหม่ โดยมีรายงานว่าบริษัทได้ยื่นจดสิทธิบัตรการออกแบบแพ็กเกจรูปแบบใหม่ เพื่อแก้ปัญหาด้านความแข็งแรงของโครงสร้างและเพิ่มอัตราการผลิต (Yield) สำหรับ HBM รุ่นความจุสูงในอนาคต

การพัฒนาดังกล่าวเกิดขึ้นในช่วงที่อุตสาหกรรมกำลังเปลี่ยนผ่านจาก HBM3E ไปสู่ HBM4E และ HBM5 ซึ่งมีการซ้อนชิปหน่วยความจำมากขึ้น ส่งผลให้ความท้าทายด้านการผลิตและความน่าเชื่อถือของแพ็กเกจเพิ่มสูงขึ้นตามไปด้วย

ปรับโครงสร้าง Dummy Die ลดการโก่งตัวของแพ็กเกจ

หัวใจสำคัญของสิทธิบัตรฉบับนี้คือการออกแบบ Dummy Die หรือแผ่นชิปที่อยู่บนสุดของชุดหน่วยความจำ HBM ใหม่ โดย Samsung ปรับรูปทรงด้านข้างให้เป็นลักษณะ 3 ชั้นแบบขั้นบันได (Terraced Structure) พร้อมขอบโค้งมน เพื่อช่วยลดการโก่งตัว (Warpage) ของแพ็กเกจ

รายงานระบุว่า Samsung มีแผนนำเทคโนโลยีดังกล่าวไปใช้งานร่วมกับเทคโนโลยีแพ็กเกจจิ้งที่บริษัทพัฒนาอยู่แล้ว ไม่ว่าจะเป็น Hybrid Bonding และ HPB (Heat Path Block) เพื่อเพิ่มทั้งความแข็งแรงและประสิทธิภาพในการระบายความร้อน

รองรับ HBM5 ที่ซ้อนชิปมากกว่า 16 ชั้น

แหล่งข่าวในอุตสาหกรรมระบุว่า เมื่อ HBM มีการซ้อนชิปตั้งแต่ 12 ชั้นขึ้นไป การโก่งตัวของ Dummy Die ด้านบนจะกลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออัตราการผลิต

ข้อมูลในอุตสาหกรรมยังระบุว่า

• HBM แบบ 8 ชั้น มีอัตราการผลิตสูงที่สุด
• เมื่อเพิ่มเป็น 12 ชั้น Yield จะลดลงประมาณ 10–20 จุดเปอร์เซ็นต์
• ส่วน HBM แบบ 16 ชั้น อัตราการผลิตอาจลดลงเหลือเพียง 40–60%

ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีใหม่ของ Samsung จึงถูกมองว่าออกแบบมาเพื่อรองรับ HBM5 และหน่วยความจำรุ่นถัดไปโดยเฉพาะ

ใช้ Deep Groove Sawing เพิ่มความแม่นยำในการผลิต

อีกหนึ่งจุดเด่นของสิทธิบัตรคือการนำเทคนิค Deep Groove Sawing มาใช้ในการตัดแยกชิป ซึ่งเป็นกระบวนการเลเซอร์ความแม่นยำสูงที่สามารถสร้างร่องลึกบนเวเฟอร์ได้ละเอียดกว่าการใช้ใบเลื่อยแบบเดิม

ข้อดีของเทคนิคนี้คือ

• ลดความเสียหายต่อโครงสร้างผลึกของเซมิคอนดักเตอร์
• เพิ่มความแม่นยำในการตัดแยกชิป
• ลดโอกาสเกิดตำหนิระหว่างการผลิต

นอกจากนี้ Samsung ยังออกแบบ Dummy Die ให้มีรูปทรงคล้าย พีระมิดกลับหัว (Inverted Pyramid) โดยฐานด้านล่างมีพื้นที่เชื่อมต่อน้อยกว่าด้านบน ช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลของแพ็กเกจเมื่อเทียบกับโครงสร้างแบบผนังตรงทั่วไป

เพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมและการระบายความร้อน

Samsung ยังเพิ่มร่อง Trench (Tr) บริเวณพื้นที่ที่ไม่ใช้สำหรับการเชื่อม (Non-Bonding Region) เพื่อป้องกันเศษวัสดุจากกระบวนการตัดปนเปื้อนบริเวณผิวเชื่อม ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของกระบวนการ Fusion Bonding

ด้านการจัดการความร้อน สิทธิบัตรยังระบุการกำหนดระยะห่างระหว่างชั้นฉนวนกับพื้นผิวแพ็กเกจไว้ที่ 1–10 ไมโครเมตร เพื่อรักษาประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน พร้อมลดปริมาณวัสดุ Epoxy Molding Compound (EMC) ด้วยการออกแบบพื้นผิวแบบยกนูน ซึ่งช่วยให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การยื่นจดสิทธิบัตรครั้งนี้สะท้อนให้เห็นว่า Samsung กำลังเร่งพัฒนาเทคโนโลยีแพ็กเกจสำหรับ HBM รุ่นอนาคต เพื่อรับมือกับความซับซ้อนของหน่วยความจำที่มีการซ้อนชิปมากขึ้น พร้อมแข่งขันในตลาด AI และศูนย์ข้อมูลที่มีความต้องการ HBM ประสิทธิภาพสูงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ที่มา: TrendForce