Theo lời các giáo sư tại Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KAIST), khi HBM5 chính thức được thương mại hóa, công nghệ làm mát sẽ trở thành yếu tố then chốt trong cạnh tranh thị trường bộ nhớ băng thông cao (HBM) vào năm 2029.
Giáo sư Joungho Kim của khoa Kỹ thuật Điện KAIST đã chỉ ra tại sự kiện do KAIST Teralab tổ chức rằng yếu tố quyết định quyền lực thị trường bán dẫn hiện nay là công nghệ đóng gói, nhưng với sự xuất hiện của HBM5, tình hình này sẽ chuyển hướng sang công nghệ làm mát.
Teralab đã công bố một bản đồ công nghệ từ HBM4 đến HBM8 trong giai đoạn từ năm 2025 đến 2040, bao gồm cấu trúc HBM, phương pháp làm mát, mật độ lỗ xuyên silicon (TSV), lớp trung gian và các mục khác. Joungho Kim nhấn mạnh rằng bằng cách tích hợp không đồng nhất và công nghệ đóng gói tiên tiến, chip cơ sở của HBM dự kiến sẽ được di chuyển lên tận đỉnh của các lớp HBM.
▲ Bản đồ công nghệ HBM4 đến HBM8 được KAIST công bố.
Kể từ HBM4, chip cơ sở sẽ đảm nhận một phần công việc tính toán của GPU, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ, và do đó tầm quan trọng của làm mát cũng tăng lên. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng của HBM4 sẽ bơm chất lỏng làm mát vào bộ tản nhiệt trên cùng của gói. Joungho Kim cho rằng phương pháp làm mát bằng chất lỏng hiện tại sẽ đối mặt với giới hạn của nó, vì vậy đến HBM5 sẽ áp dụng công nghệ làm mát ngâm, trong đó chip cơ sở và toàn bộ gói sẽ được ngâm trong chất lỏng làm mát.
Ngoài TSV, cũng sẽ có thêm các loại lỗ thông khác như lỗ xuyên nhiệt (TTV), TSV cho cổng và TPV (lỗ nguồn). Theo thông tin, đến HBM7, cần sử dụng công nghệ làm mát nhúng, trong đó chất làm mát sẽ được đổ vào giữa các chip DRAM, và giới thiệu TSV chất lỏng (fluidic TSV) để đạt được mục tiêu này.
Hơn nữa, HBM7 cũng sẽ tích hợp với nhiều cấu trúc mới, chẳng hạn như bộ nhớ flash băng thông cao (HBF), trong đó NAND sẽ được xếp chồng 3D như DRAM HBM; trong khi đó HBM8 sẽ được lắp đặt trực tiếp trên GPU.
Bên cạnh công nghệ làm mát, mối nối (bonding) cũng sẽ là một yếu tố quan trọng khác quyết định tính cạnh tranh của HBM. Bắt đầu từ HBM6, sẽ có sự xuất hiện của lớp trung gian hỗn hợp bằng kính và silicon (hybrid interposer).
(Hình ảnh nguồn: shutterstock)