KAIST：从HBM5开始冷却技术将成为竞争力关键

近日，韩国科学技术院（KAIST）电气电子工程系金正浩教授领导的KAIST Terralab实验室公布了HBM4到HBM8技术路线图（2025-2040年）。该路线图包含了下一代HBM的结构、性能和特点，涵盖HBM架构、冷却方式、硅通孔（TSV）密度、中介层设计等。

金教授表示，从HBM5开始，冷却技术将成为关键，通过3D异构集成和先进封装技术，将部分基础芯片（Base Die）移至HBM顶部。原因就在于基础芯片温度上升，从HBM4开始，Base Die将取代部分图形处理器（GPU）角色。目的是快速处理数据。但是温度升高后，整个内存很快就会变热。

HBM5的结构反映了将包含基础芯片的封装浸入冷却液的浸没式冷却（Immersion Cooling）方式。现有的液体冷却（Liquid Cooling）方式在数据处理能力上已达到极限。

液体冷却适用于HBM4，在包装顶部的散热器内通入冷却水散热。为了缩小散热器与基础芯片的间距，将部分基础芯片向上移动了。

金教授指出：“冷却液的种类和流速、如何冷却升温的冷却液、以及防止漏水（防漏）将成为竞争力的关键。”另外，还专门开辟了一条热量流通的通道，结构上区分开现有的TSV以及热量（TTV）、接地（TGV）、电力（TPV）传输的通道。

分析指出，从HBM7（2035年）开始，需要在DRAM芯片之间通入冷却液（嵌入式冷却，Embedded Cooling）来散热。冷却液流动的通道（流体硅通孔，fluidic TSV）也将独立存在。

金教授还表示，包含HBM7的封装将与垂直堆叠3D NAND的高带宽闪存（HBF）等多种架构相结合，从而扩展性能和容量。预计HBM8（2038年）将采用“全3D结构（Full-3D Structure）”，例如在GPU顶部搭载HBM等。”他补充道：“继HBM5之后，在HBM7上冷却方式将再次成为决胜的关键。”

金教授预测，键合（Bonding）技术也将决定未来HBM的竞争力。他反复强调，这对韩国中小企业来说是一个“新机遇”。

不仅是HBM5的TTV、TGV、TPV，从HBM6（2032年）开始，将出现玻璃与硅结合的“混合中介层（Hybrid Interposer）”，需要高精度的布线工作才能将有源电路元件和计算元件安装到中介层上。