HBMパッケージング技術に変化：サムスンとSKハイニックスがHBMハイブリッドボンディング導入を延期

三星電子とSKハイニックスは、高帯域メモリ（HBM）分野におけるハイブリッドボンディング技術の導入スケジュールを再検討している。HBMの厚さ基準が徐々に緩和され、放熱問題に代替ソリューションが登場したことで、大きな期待を集めていた次世代パッケージング技術の商用化時期は、相次いで後ろ倒しとなっている。

韓国テクノロジーメディアZDNet Koreaが月曜日に報じたところによると、業界関係者は、ハイブリッドボンディング技術が次世代HBMに全面的に適用される時期は、従来の予想よりも遅れる可能性があると指摘している。両社は当初、HBM4（第6世代HBM）で最早導入する予定だったが、結局従来の熱圧着ボンディング（TCボンディング）方式を採用した。

現在の業界予測では、ハイブリッドボンディングの導入は16層HBM4E（第7世代HBM）まで遅れる可能性があり、一部の関係者は実際の時期がさらに遅れる可能性があるとみている。

この変化は、HBMサプライチェーンと関連するパッケージング装置メーカーに直接的な影響を与える。ハイブリッドボンディング技術の延期は、既存のTCボンディングプロセスのライフサイクル延長を意味し、ハイブリッドボンディング装置と材料を巡る設備投資のペースも調整されることになる。

厚さ基準の緩和、ハイブリッドボンディングの核心的優位性が弱まる

ハイブリッドボンディング技術の主な利点は、バンプ（突起）構造を必要とせず、各層のDRAMの銅線を直接接続できるため、HBM全体の厚さを圧縮しやすく、放熱性能と電力効率を改善できる点にある。しかし、こうした利点の市場における緊急性は低下している。

HBM業界の厚さ基準は徐々に緩和される傾向にある。HBMの標準厚さは、HBM3E（第5世代）で720マイクロメートルだったが、HBM4では775マイクロメートルに引き上げられた。主な理由は、積層数が8層、12層から12層、16層に増加したことにある。国際半導体標準化機関JEDECは現在、HBM5など20層積層製品の厚さ上限を900マイクロメートルから約1000マイクロメートルにさらに緩和することを検討しているとされる。厚さの制約が緩和されれば、DRAM層間の間隔を極限まで圧縮する必要がなくなり、TCボンディングが受ける技術的な圧力も軽減される。

同時に、エヌビディアなどの主要顧客による高積層HBMの需要スケジュールも後ろ倒しになっている。 あるメモリー業界関係者Aは、「現在、顧客とメモリーメーカーの間で16層HBMに関する議論は活発ではなく、現時点ではHBM4Eでも12層製品が引き続き主流となる可能性が高い」と述べている。

放熱代替ソリューションの登場、両社が別の道を模索

放熱性能の改善はハイブリッドボンディングのもう一つの大きな売りであり、熱伝導率の低いアンダーフィル材を除去することでHBMの熱特性が向上する。しかし、三星電子とSKハイニックスはそれぞれ、ハイブリッドボンディングに依存しない放熱代替技術を開発している。

両社のソリューションの核心は、いずれもHBMのコアチップの隣に独立した放熱デバイスを追加で集積することにある。 三星電子はこれをヒートパスブロック（Heat Path Block、HPB）と命名し、SKハイニックスはiHBM（ICE HBM）と呼んでいる。両社は現在、HBM5向けにこれらの技術の応用をテストしている。

パッケージング業界関係者は、「HBMのコアチップの隣に放熱デバイスを配置することは技術的に難しくなく、商業化に障壁はないはずで、メモリー企業の観点からは安定した選択肢である」と述べている。

I/O密度のボトルネックがハイブリッドボンディングの最終的な推進力となる可能性

短期的な導入スケジュールの後ろ倒しにもかかわらず、三星電子とSKハイニックスのハイブリッドボンディングの研究開発は引き続き進められるとみられる。推進力は、HBMの長期的な進化経路におけるI/O密度の爆発的な増加需要にある。

HBM4では、I/O数がHBM3Eの1024個から2048個に倍増し、HBM内部のピッチは大幅に狭まっている。TCボンディングではバンプ溶融時に横方向への拡散が発生し、より高密度のI/O実現には対応が難しいと業界では考えられている。パッケージング業界関係者Cは、「中長期的には、HBM5EからI/O数をさらに倍増させて4096個にする議論が業界で行われており、その際にI/Oピッチは極めて狭くなるため、ハイブリッドボンディングが必須の選択肢となるだろう」 と指摘する。

これは、ハイブリッドボンディング技術が放棄されたのではなく、延期されたことを意味する。真の商用化の窓は、HBM世代の進化に伴うI/O密度の臨界点突破とともに、再び開かれる可能性がある。

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