Tutti gli occhi su HBM

Di recente, Samsung ha annunciato che lancerà il suo primo prodotto mobile dotato di memoria di Dram LPW nel 2028, DRAM LPW, noto anche come I/O (LLW) a bassa latenza (LLW) o "HBM mobile", utilizzando una nuova tecnologia di packaging del legame verticale, impilando LPDDR DRAM, aumentando notevolmente le interfacce I/O, riducono il consumo di alimentazione e migliorano le prestazioni che hanno attirato molta attenzione per l'attenzione di filo verticale.

Come tutti sappiamo, con l'ascesa dell'IA negli ultimi anni, il mercato del data center e del server ha raggiunto un livello senza precedenti di requisiti di prestazione della memoria.

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I principali produttori di memoria come SK Hynix, Samsung Electronics e Micron hanno incorporato HBM nelle loro linee di prodotti principali, vedendolo come la chiave per promuovere l'innovazione tecnologica e la concorrenza sul mercato.

Ora, i giganti di archiviazione stanno pianificando di espandere ulteriormente l'uso di chip HBM nel tentativo di portarli dal data center ai mercati dei dispositivi automobilistici e mobili.

HBM entra nel campo delle auto intelligenti

Nell'era di grandi modelli, è stato il consenso nel settore che i chip AI sono dotati di memoria HBM e l'industria automobilistica ha gradualmente iniziato ad adottare la memoria HBM.

Con l'evoluzione della tendenza delle "nuove quattro modernizzazioni", la domanda di elaborazione dei dati in tempo reale, l'elaborazione delle immagini ad alta risoluzione e l'archiviazione dei dati per le auto intelligenti sono in aumento, in particolare i molteplici nuovi sistemi di auto intelligenti come sistemi avanzati di assistenza alla guida, sistemi di cabina di pilotaggio intelligenti in piattaforma di calcolo intelligente.

Inoltre, l'adozione di modelli end-to-end all'interno del veicolo diventerà probabilmente sempre più comune in futuro, il che offre un gran numero di opportunità per le applicazioni di bordo di HBM.

In termini di progressi attuali, l'applicazione di HBM nel campo automobilistico è ancora agli inizi, ma sono state fatte alcune importanti scoperte. HBM2E di SK Hynix è stato applicato all'auto autonoma Waymo di Google, segnando l'ingresso ufficiale di HBM nel campo automobilistico e evidenziando la crescente importanza della memoria ad alte prestazioni nel campo automobilistico.

SK Hynix, come fornitore esclusivo della tecnologia di memoria avanzata per i veicoli autonomi di Waymo, ha prodotto in modo indipendente HBM2E specificamente per le applicazioni automobilistiche per soddisfare i requisiti di qualità più rigorosi per i chip automobilistici. Come primo produttore di chip HBM sul mercato a fornire chip HBM che soddisfano i rigorosi standard automobilistici AEC-Q, i prodotti HBM2E di livello automobilistico di SK Hynix hanno dimostrato prestazioni eccezionali: capacità fino a 8 GB, velocità di trasferimento fino a 3,2 GBP e una vicinanza di banda sorprendente di 410GB/s, impostando una nuova industria.

Offrendo questo come un'opportunità, SK Hynix sta ampliando attivamente la sua rete di cooperazione con Nvidia, Tesla e altri giganti nel campo delle soluzioni di guida autonome e sta attivamente alla ricerca di partner per installare HBM in veicoli autonomi, mirando ad espandere ulteriormente la sua attività dal mercato esistente del data center al mercato autonomo.

Sebbene Samsung non abbia rivelato direttamente l'avanzamento dell'HBM automobilistico, è probabile che partecipi indirettamente all'ecosistema di guida autonomo attraverso la sua cooperazione con Nvidia.

Nel complesso, con la concorrenza sempre più feroce nel mercato delle auto intelligenti, le aziende automobilistiche devono migliorare la propria competitività migliorando il livello di intelligenza dei veicoli e la tecnologia HBM è senza dubbio la chiave per raggiungere questo obiettivo. Al momento, un certo numero di compagnie automobilistiche cercano attivamente opportunità di cooperazione con i produttori di HBM.

Alcuni esperti hanno affermato che a lungo termine, HBM diventerà il mainstream e se HBM è adottato da aziende leader come Tesla, questa tendenza accelererà.

Secondo i dati degli istituti di ricerca di mercato, il mercato globale dei chip di memoria automobilistica valga $ 4,76 miliardi nel 2023 e dovrebbe raggiungere $ 10,25 miliardi entro il 2028.

HBM, diventando mobile

Oltre al mercato automobilistico, con il rapido sviluppo di AI, 5G e altre tecnologie, i dispositivi mobili stanno diventando sempre più potenti e anche i requisiti per le prestazioni della memoria sono in aumento. Dall'esecuzione di applicazioni AI complesse al multitasking regolare per supportare video ad alta definizione e giochi su larga scala, i dispositivi mobili necessitano di memoria in grado di fornire una larghezza di banda più elevata e una latenza inferiore.

Prendendo gli smartphone come esempio, con la popolarità della fotografia di intelligenza artificiale, degli assistenti vocali di intelligenza artificiale e di altre funzioni, i telefoni cellulari devono elaborare una grande quantità di dati in un breve periodo di tempo. Quando si scatta una foto ottimizzata per l'AI, il telefono deve analizzare ed elaborare l'immagine in tempo reale, che richiede che la memoria sia in grado di leggere e archiviare rapidamente i dati dell'immagine. Tuttavia, sebbene la memoria tradizionale LPDDR possa soddisfare le esigenze delle applicazioni quotidiane in una certa misura, non è gradualmente in grado di soddisfare questi requisiti ad alte prestazioni.

In aree come laptop e dispositivi indossabili, c'è anche un'urgente necessità di memoria ad alte prestazioni. Quando si eseguono software su larga scala e editing video, i laptop necessitano di memoria con funzionalità di elaborazione dei dati efficienti. I dispositivi indossabili, come gli orologi intelligenti, necessitano anche di memoria per elaborare rapidamente i dati dei sensori quando implementano funzioni come il monitoraggio della salute e il monitoraggio degli esercizi.

L'avvento di HBM apre nuove possibilità per soddisfare queste esigenze. Questo tipo di HBM per dispositivi mobili, noto anche come "mobile HBM", ha caratteristiche simili a quelle utilizzate nei server attuali.

HBM utilizza una tecnologia di impilamento 3D avanzata per collegare più chip DRAM in verticale tramite attraverso il silicio (TSV), il che aumenta notevolmente la larghezza di banda della memoria. Questo design unico consente alla velocità di trasferimento dei dati di HBM di raggiungere centinaia di GB/s, che è più volte superiore a quella della tradizionale memoria DDR, che può soddisfare completamente le esigenze dell'informatica AI per una rapida elaborazione di dati enormi, ridurre efficacemente il ritardo della trasmissione dei dati e migliorare notevolmente l'efficienza di allenamento.

Mobile HBM ha lo stesso concetto di impilamento, ma è un metodo per impilare DRAM LPDDR in uno schema a gradini e quindi collegarlo a un substrato con fili verticali. In particolare, Samsung Electronics sta sviluppando la tecnologia con il nome "VCS", mentre SK Hynix sta sviluppando la tecnologia con il nome "VFO". I vantaggi sono un'elevata efficienza energetica, un basso consumo di energia e la capacità di fornire più pin di dati IO.

La più grande differenza tra HBM mobile e LPDDR è se si tratta di "memoria personalizzata". LPDDR è un prodotto per uso generale che può essere utilizzato nei lotti una volta prodotti in serie; Considerando che l'HBM mobile è un prodotto personalizzato che riflette l'applicazione e i requisiti del cliente. Poiché l'HBM mobile è collegato al processore in una posizione PIN diversa, deve essere ottimizzato per il prodotto di ciascun cliente prima della produzione di massa.

L'industria vede l'HBM mobile come la prossima generazione di semiconduttori e si sta concentrando sul suo sviluppo. Samsung e SK Hynix, in quanto i due giganti nel campo della memoria, non hanno risparmiato alcuno sforzo nella ricerca e nello sviluppo e nel layout della tecnologia HBM mobile.

Samsung: lanciatoDRAM LPD nel 2028

Secondo i precedenti rapporti, LPW DRAM di Samsung, un prodotto con tecnologia simile, ha una bassa latenza e prestazioni di larghezza di banda fino a 128 GB/s, consumando solo 1.2pj/b, ed è previsto per raggiungere la produzione di massa commerciale in 2025-2026.

Va notato che il chip HBM mobile rappresentato da LPDDR non è adatto per lo stesso schema di connessione TSV dell'HBM a causa delle sue dimensioni ridotte. Allo stesso tempo, le caratteristiche ad alto costo e a basso rendimento del processo di produzione di HBM non possono soddisfare la domanda di DRAM mobili ad alta capacità.

Di conseguenza, Samsung Electronics e SK Hynix hanno adottato un altro metodo di imballaggio avanzato.

Il metodo VCS (Stacking del pilastro di rame verticale di Samsung Electronics è in cui i chip DRAM tagliati dai wafer sono impilati a forma di gradino, induriti con materiale epossidico e quindi perforati e riempiti di rame.

Secondo Samsung Electronics, la tecnologia di imballaggio avanzato VCS ha un aumento delle pieghe 8- della densità I/O e 2,6 volte la larghezza di banda rispetto al tradizionale legame di filo e un aumento della piega 9- nell'efficienza di produzione rispetto al legame VWB verticale. Secondo il piano, Samsung Mobile HBM sarà lanciato dalla seconda metà del 2025 al 2026.

Tuttavia, a giudicare dalle ultime informazioni finora, sembra esserci un nuovo aggiornamento su questo sviluppo.

Alla recente ISSCC 2025, Song Jae-Hyuk, CTO della divisione DS di Samsung Electronics e capo del laboratorio di ricerca sui semiconduttori, ha rivelato che Samsung ha in programma di lanciare dispositivi mobili equipaggiati con LPW DRAM (LP Wide I/O DRAM) o "Mobile HBM", nel 2028.

LPW è anche noto come LLW o "Memoria personalizzata". Con la sua emergenza come prossima generazione di memoria, l'intera industria sta usando vari nomi mentre sviluppa standard. Ma indipendentemente dal nome, l'obiettivo è lo stesso: aumentare il numero di canali I/O e ridurre la velocità di ciascun canale, ottenendo prestazioni migliorate e un minor consumo di energia. Inoltre, la tecnologia è disponibile in un pacchetto Vertical Wire Bonding (VWB) che converte il percorso del segnale da una curva a una linea retta.

In termini di prestazioni specifiche, LPW DRAM stacca LPDDR DRAM per aumentare notevolmente il numero di interfacce I/O per raggiungere i doppi obiettivi per migliorare le prestazioni e ridurre il consumo di energia. La sua larghezza di banda può raggiungere oltre 200 GB/s, che è superiore del 166% rispetto all'attuale LPDDR5X. Allo stesso tempo, il suo consumo di energia è ridotto a 1,9 pj/bit, che è inferiore del 54% rispetto a LPDDR5X. L'applicazione di questa tecnologia consentirà ai dispositivi mobili di avere un'esperienza più fluida quando si eseguono giochi su larga scala, editing video e altre applicazioni ad alte prestazioni, estendendo al contempo la durata della batteria del dispositivo. È stato riferito che Samsung ha annunciato all'evento "Semicon Taiwan" che si è tenuto a settembre dello scorso anno che la performance di LPW DRAM è del 133% superiore a quella di LPDDR5X, il che significa che l'obiettivo di prestazione è stato aumentato in meno di sei mesi.

Questa serie di scoperte è destinata a fornire un supporto di memoria più efficiente e affidabile per il numero crescente di applicazioni AI on-Device.

SK Hynix: la tecnologia VFO accelera Mobile HBM

A differenza dei VC di Samsung, SK Hynix ha optato per i fili di rame anziché i pilastri di rame. A differenza di Samsung Electronics in termini di collegamento di componenti e sequenza di processo, utilizza fili di rame per collegare i drammi impilati, quindi inietta la resina epossidica in uno spazio vuoto per indurirli, consentendo lo stacking dei chips Dram mobili

Questa tecnologia si chiama "VFO (Vertical Line Fan-Out)" ed è simile al metodo attuale di utilizzo dei materiali MUF per colmare le lacune tra le stack DRAM per ottenere HBM.

SK Hynix ha sottolineato che la tecnologia VFO combina le tecnologie FOWLP (Wafer Level) e Dram Stacking e la tecnologia VFO accorcia in modo significativo il percorso di trasmissione dei segnali elettrici tra più strati di DRAM attraverso la connessione verticale, riduce la lunghezza della linea a meno di 1/4 della memoria convenzionale e migliora l'efficienza energetica del 4,9%. Questo metodo aumenta la dissipazione del calore dell'1,4%, ma riduce lo spessore del pacchetto del 27%.

Si può vedere che le applicazioni di intelligenza artificiale sul lato del dispositivo dei dispositivi mobili richiedono un'archiviazione ad alta velocità e ad alta velocità come supporto e l'applicazione di HBM in smartphone, tablet e notebook sta diventando una tendenza. Secondo alcuni dati, si prevede che entro il 2027 la quota di mercato dei telefoni cellulari AI integrati con HBM supererà il 50%e i tablet e i laptop seguiranno gradualmente.

Una volta che SK Hynix e Samsung Electronics effettuano scoperte nello stacking LPDDR e nell'imballaggio dei chip, Mobile HBM è senza dubbio una buona scelta.

Le differenze nelle strategie tecnologiche delle due società meritano la pena prestare attenzione, in quanto potrebbero cambiare il panorama del mercato mobile HBM. Proprio come le differenze nella tecnologia HBM nel mercato dei data center determinano il dominio del mercato AI, l'HBM mobile sta attirando l'attenzione come memoria di intelligenza artificiale per smartphone, PC, cuffie XR e altri dispositivi e dovrebbe avere un impatto diretto sul mercato AI sui dispositivi mobili.

Un veterano dell'industria dei semiconduttori ha dichiarato: "Samsung si concentra sul design della larghezza di banda ad alta banda (I/O larga LP) e dà la priorità alla perfezione del prodotto; SK Hynix, d'altra parte, si concentra su un basso consumo di energia e il diradamento (VFO), prioritario di Effective dei costi, e si sta dando la priorità al campo di commissione e al campo di sking e al campo di sking, in base alla concorrenza di Skm e alla concorrenza di Skm, in base al campo dei costi e alla concorrenza di Skm, che ha la priorità dei costi e dei mobili. Si è spostato dalla ricerca e dallo sviluppo tecnologico a una competizione completa con i clienti in termini di capacità di produzione di massa ed ecosistemi dei clienti. Samsung ha ridotto il divario attraverso l'innovazione dei processi e l'espansione della capacità, mentre SK Hynix ha mantenuto il suo vantaggio con vantaggio di rendimento e strategia personalizzata. Con la produzione di massa di HBM4 dopo il 2025, i due produttori accelereranno il decentralizzazione della tecnologia ai terminali mobili, guidando la rivoluzione delle prestazioni di smartphone, PC e dispositivi AR/VR.

È stato anche riferito che è probabile che l'HBM mobile venga prodotto in forma personalizzata e fornito ai produttori di chip per smartphone, il che cambierà il precedente modello incentrato sul fornitore in un approccio dal lato della domanda. Proprio come SK Hynix ha precedentemente fornito DRAM a bassa potenza personalizzata per l'auricolare di Apple "Vision Pro". Ma non è chiaro come la personalizzazione differisca da azienda a azienda, poiché l'HBM mobile è ancora nella fase di ricerca e sviluppo. In effetti, quando HBM viene utilizzato nelle automobili, HBM2E di SK Hynix, che è specificamente prodotto per le automobili, è personalizzato per le esigenze di campi specifici.