HBM 스터디 정리

1.

HBM = HIGH BANDWITH MEMORY

 

2. 왜 ?

컴퓨팅은 폰노이만 구조로 돼있음

메모리에서 데이터를 가져와서 프로세서(CPU,GPU)에서 처리해야함.

프로세서로 가져오는 과정에서 프로세서의 속도를 빠른데 반해 메모리에서 데이터를 읽고 쓰는 I/O 과정에서 병목현상이 발생함.

데이터전송속도가 CPU, GPU 프로세서 성능을 따라가지 못해 생기는 병목현상을 해결하기위해 HBM 탄생

 

3. 구조

D램을 여러 층으로 쌓고 (최대 12장) TSV로 구멍을 뚫어 연결

SOC(보라색)은 쉽게 설명하면 AP, CPU, GPU 프로세서라고 보면 됨.

HBM과 SOC를 2.5D로 연결하고 D램끼리는 3D로 연결

이 구조가 삼성이 오픈한 I-CUBE 구조임.

칩과 칩이 커뮤니케이션이 되니까 속도가 굉장히 빨라지고 병목현상을 해결.

 

4. 그래서 뭐가 좋아지는데

작아지고, 전기소모가 낮아지고 처리속도가 빨라짐.

AI, 슈퍼컴퓨터, 고성능 그래픽 처리 수요증가에 비례해 HBM 수요도 늘어나는 구조

Advanced Package 후공정 기술이 필요.

 

5. 다른 경쟁기술

인텔-마이크론이 2015년 7월 3D Xpoint 라는 기술을 내놓음.

낸드플래쉬와 디램사이에 어떤 것을 추가했던 구조인데 그래픽전용 디램으로 GDDR6가 대표적.

마이크론 주도한 기술인데 이걸 포기하고 최근에 HBM으로 전향

SK하이닉스가 가장 적극적으로 도입하고 관심없었던 삼성전자도 뒤늦게 달려드는중.

 

6. 역사

- AMD가 2008년도에 아이디어 발표, 실제로 뭐 한건 없음.

- 실제로 개발한 건 SK하이닉스와 삼성전자

- 후공정 쪽에서 다 해줘야하는 기술.

- 처음에는 그래픽 쪽 분야에 포커스가 맞춰져 있었으나, 지금은 AI 슈퍼컴퓨터 등으로 주목

- 비표준화인 SoC는 TSV로 연결이 불가능하고 발열문제가 있어 2.5D로 연결하고 실리콘 인터포저를 쓴다.

 

7. 2.5D 구성하는 인터포저와 SiP기판

미세공정을 하는데 선폭에 대한 이슈가 있어서

실리콘 인터포저는 나노 공정으로 선폭을 그릴수 있다.

PCB는 10마이크로미터 이하로 선폭을 그릴 수 없어 보통 30 마이크로미터 수준으로 그림

기판을 다층기판으로 깔고 비아홀로 연결하는 이유가 선폭의 차이 때문.

실리콘 인터포저는 웨이퍼 제조회사가 잘함. (샘씨엔에스가 이쪽으로 진입 한다는 썰)

SiP는 삼성전기, 대덕전자, 심텍, 해성디에스가 잘하고 있음.

 

8. 수혜주

HBM은 DDR5보다 2배이상 비쌈.

TSV 기술이 제일 중요한데 Deep etching은 램리서치 (식각)

식각에 필요한 가스는 케이엔더블유가 공급

TSV 구멍을 구리로 채우는데 튀어나온 부분을 없애주는 CMP공정이나 슬러리는 AMAT 이 제일 잘하고 국산화 업체는 케이씨텍

 

패키징단에 MSVP가 들어가야 되고 칩끼리 붙어 있어 간섭현상을 막으려면 EMI차폐 기술이 필요한데 한미반도체가 공급

웨이퍼를 여러개 적층하다보다보니 그라인더가 필요하고 PCB, 패키지도 갈아줘야 되는데 이것도 한미반도체

미세드릴, 그루밍이 필요한 레이저가공장비는 이오테크닉스가 수혜

 

3D 구조다 보니 3D AOI 검사장비 쪽은 인텍플러스, 고영, 펨트론(신규)

 

TSV 공정의 중요가 높고 공정난이도가 높다. 패키지 오버레이 검사장비는 오로스테크놀로지

표면 평탄화와 SCUM이라는 찌꺼기들을 날려주는 Descum 공정이 중요한데 이걸 피에스케이홀딩스가 함.

 

기판하고 솔더볼을 연결하기 위해 구리기둥을 세워져야 하는데 이때 필요한 열처리 공정을 리플로우라고 함. (하이닉스 향 에스티아이)

리플로우 공정을 미세화, 고도화 한 공정이 LAB이라고 하는데 레이저를 이용한 열처리 방법임.

LAB은 프로텍 이 잘함. 당장은 LAB을 실제 HBM에서 쓰이진 않지만 핵심기술이 맞음.

추후 하이브리드 본딩으로 나아가고 있음.

기판을 잘하던 놈들이 잘할 듯 함. (대덕전자, 심텍, 해성디에스)