三星
电子和SK海力士计划在今年下半年量产的下一代高带宽
存储器(HBM),其生产成本将大幅上升。这主要受到核心裸晶(core die)尺寸增加导致单位晶圆可产
芯片数(net die)减少,以及基础裸晶(base die)外包代工的影响。
业内人士指出,SK海力士、三星电子等企业难以将增加的HBM成本完全转嫁给客户。因为美光(Micron)开始向英伟达供应HBM,打破了SK海力士此前的独占局面。
I/O数量增加,致使单位晶圆芯片数减少 据业界消息,SK海力士和美光目前正在为HBM4准备量产,其中用于HBM4的核心裸晶,其单位晶圆芯片数相比HBM3E有所减少,原因是I/O(输入输出
接口)数量增加。
SK海力士和美光在HBM4核心裸晶中使用10nm第五代DRAM(1b DRAM),与HBM3E使用的DRAM世代相同。然而,由于I/O数量增加到2048个,预计单位晶圆的产出芯片数会有所下降。
I/O是
内存与处理器之间传输数据的通道。HBM相较传统DRAM,主打I/O大幅增加这一特点:HBM3E为1024个I/O,而HBM4达到2048个。
I/O数量增加直接导致核心裸晶尺寸扩大,进而降低单位晶圆的可产芯片数。HBM核心裸晶本身尺寸就比普通DRAM大,很大程度上就是由于I/O数量的差异。例如GDDR的I/O数量仅为32个。
不过,尽管I/O数量增加,三星电子HBM4核心裸晶的单位晶圆产出量预计将略有上升。原因是三星在HBM4中使用的是10nm第六代DRAM(1c DRAM),相比之下世代更先进。通常DRAM每进一个新世代,单位晶圆芯片数都会增加。此前,三星在HBM3E中采用的是10nm第四代DRAM(1a DRAM)。
尽管单位晶圆芯片数有所改善,三星的HBM4制造成本仍可能高于竞争对手。这是因为制程复杂度提升,1c DRAM的制造成本高于上一代产品。
因此,业界预测HBM4的12层堆叠产品价格将超过600美元。目前HBM3 8层(24GB)和HBM3E 8层(36GB)产品的价格分别约在200美元出头和300美元后段区间。
不过尽管价格上涨,业内人士认为存储厂商的利润空间仍将有所压缩,因为后发厂商美光正在快速扩大HBM的生产能力。调研机构TrendForce预测,美光的HBM月产能将从去年底的2万片提升至今年底的6万片。
HBM4基础裸晶使用代工厂生产,成本上升的主因之一 HBM4的基础裸晶转由晶圆代工厂(foundry)制程生产,也是推动成本上升的关键因素之一。此前,HBM3E及以前的产品,其基础裸晶均由存储企业通过自家DRAM工艺生产。
存储厂商选择通过晶圆代工来生产HBM4基础裸晶,是为了满足HBM不断提升的性能需求。随着客户要求日益提高,传统基础裸晶已无法满足下一代HBM的控制需求。采用代工工艺还能带来电力与散热方面的效率优势。
因此,各大存储厂商正与代工厂展开合作来生产基础裸晶。三星使用自家的晶圆代工厂,而SK海力士和美光则采用台积电(TSMC)的代工服务。据悉,SK海力士只与台积电合作到后段布线工艺(BEOL),后续的晶圆测试和HBM堆叠等流程仍将在其自家后段工厂中完成。
未来,基础裸晶的重要性预计将进一步上升。英伟达、AMD、微软等主要AI芯片公司已对基础裸晶提出定制化(customization)需求。据悉,这些AI芯片企业正与存储厂商共同探讨包括3D HBM在内的多种HBM新型态产品开发。