HBM核心技术 TSV技术如今仍存在较高的技术壁垒

    HBM核心技术TSV未来国产就看北方华创和中微公司！

    HBM的技术难点主要体现在封装工艺上，这当中，TSV（硅通孔）是实现容量和带宽扩展的核心，在HBM的3D封装成本中占比最高，接近30%，而TSV通常又会涉及到通孔蚀刻、填充、绝缘以及减薄等工艺流程，并且对电镀材料有较高要求。目前主要国内两大刻蚀设备厂家北方华创和中微公司均深耕2.5D和3D封装等领域的TSV工艺。

    其中:北方华创于2020年前瞻性推出的12英寸先进封装领域PSE V300，因性能达到国际主流水平且具有广泛应用于国内12英寸主流Fab厂的扎实实践经验而成为国内TSV量产生产线主力机台。

    TSV技术是通过在芯片与芯片之间（Chip to Chip）、芯片与晶圆之间（Chip to Wafer）、晶圆与晶圆之间（Wafer to Wafer）制作硅通孔，然后通过薄膜沉积、金属填充、减薄、键合等工艺实现硅通孔的电气互联，“TSV是能实现芯片内部上下互联的技术，可以使多个芯片实现垂直且最短互联。其中，硅通孔的制作是TSV技术的核心之一，这对制作硅通孔的刻蚀工艺在刻蚀速率、深宽比、刻蚀形貌、均匀性、选择比等方面提出严苛要求，正因如此，TSV技术如今仍存在较高的技术壁垒，国内仅少数企业具备量产能力。

    PSE V300通过快速气体和射频切换控制系统，能在50:1高深宽比深硅刻蚀中准确控制侧壁形貌，实现侧壁无损伤和线宽无损失；通过良好的实时控制性能大幅提升刻蚀速率，其TSV刻蚀速率达到国际主流水平。在结构系统方面，PSE V300采用每腔单片设计，在气流场均匀性等方面工艺表现良好。机台可同时配置6个腔室，在保证大产能量产方面，性能良好。

    经过三年的迭代更新，PSE V300已从最初的2.5D/3D封装领域，逐渐应用至功率器件、图像传感器及微机电系统等众多领域。未来，北方华创将加快自主创新步伐，不断推动刻蚀设备迭代升级，为更多半导体技术提供更加良好的解决方案。

    中微公司：Primo TSV®是中微推出的首款用于高性能硅通孔刻蚀应用的高密度等离子体硅通孔刻蚀设备。每台系统可配置多达三个双反应台的反应腔。每个反应腔可同时加工两片晶圆。中微提供的8英寸和12英寸硅通孔刻蚀设备，均可刻蚀孔径从低至1微米以下到几百微米、深度可达几百微米的孔洞，并具有工艺协调性，可根据客户的需求产生不同的刻蚀形状（例如垂直、圆锥形和锥形等）。Primo TSV还具有多种新颖的功能，诸如预热反应台、晶圆边缘保护环、低频射频脉冲、侧引入气体均匀化技术等，为TSV应用提供所需的高技术、灵活性和生产能力。

    硅通孔技术已经成为先进封装应用的关键技术，应用于CMOS图像传感器、2.5D、三维芯片和芯片切割等领域。Primo TSV®是中微推出的首款用于高性能硅通孔刻蚀应用的高密度等离子体硅通孔刻蚀设备。每台系统可配置多达三个双反应台的反应腔。

    HBM助力AI服务器向更高带宽、容量升级。HBM即高带宽存储，由多层DRAMdie垂直堆叠，每层die通过TSV穿透硅通孔+μbumps技术实现与逻辑die连接，使得8层、12层die封装于小体积空间中，从而实现小尺寸于高带宽、高传输速度的兼容，成为高性能AI服务器GPU显存的主流解决方案。目前迭代至HBM3的扩展版本HBM3E，提供高达8Gbps的传输速度和16GB内存，由SK海力士率先发布，将于2024年量。
需求端：HBM成为AI服务器标配，催化其市场规模超50%增长。

    供给端：三大厂产能供不应求，核心工艺变化带来新增量。HBM供给厂商主要聚集在SK海力士、三星、美光三大存储原厂，根据Trendforce数据，2023年SK海力士市占率预计为53%，三星市占率38%、美光市占率9%。HBM在工艺上的变化主要在CoWoS和TSV。