サムスン電子とSKハイニックスが第6世代高帯域幅メモリー(HBM4)の量産を宣言する中、HBM4の製造に一部使用されると見込まれていたハイブリッドボンダーの導入を延期したことが分かった。サムスン電子とSKハイニックスは、従来セメス、HANMI Semiconductorなどから納入を受けるTCボンダーを活用してHBM4を量産する計画だ。当初ハイブリッドボンダーの導入が見込まれていたHBM4の16段製品もTCボンダーで実装する見通しだ。
3日、業界によるとサムスン電子とSKハイニックスは、HBM4のスタック(stack)高さなどを調整し、マイクロバンプ(微細バンプ)でDRAMを積層する既存方式を維持する予定である。バンプは鉛などの導電性突起を指す。バンプ間隔を最大限微細化し、マイクロバンプベースの積層技術をもう一世代延命するという意味だ。ただしサムスン電子は、HBM4の次世代であるHBM4E(第7世代HBM)段階ではハイブリッドボンダーの一部活用を計画している。
ハイブリッドボンダーは研究開発とテストを進めているが、大量量産に活用するにはまだ時間が必要だとされる。ハイブリッドボンダーは次世代HBM市場の「ゲームチェンジャー」と呼ばれている。現在HBMの製造に使われるTCボンダーは、バンプに熱と圧力を加えてチップを積み上げる。これに対しハイブリッドボンダーは別途のバンプなしでチップを接合でき、20段以上の高積層チップ製造に必須装置と評価される。チップ間にバンプがないため電気信号損失を最小化でき、半導体性能を高めることができる。
業界では次世代HBMの性能目標を引き上げるため、ハイブリッドボンダー導入の必要性が提起されてきた。HBM4は前世代比でチャネル数を2倍に増やしてインターフェース幅を広げ、ピン(信号線)当たりの信号速度もさらに高速化した。これに向け、DRAMを積層するHBMをバンプなしで接合できるハイブリッドボンダーが注目を集めた。
ただしハイブリッドボンダーがまだ量産性と歩留まりを確保していないことから、サムスン電子、SKハイニックスはひとまずTCボンダーの性能を最大限引き上げる方式を選んだ。最大の課題だったピッチスケーリング(バンプ・パッド間隔縮小)については、HBM4でマイクロバンプピッチを10マイクロメートル(µm)水準まで下げる方向でHBM4を設計したとされる。該当設計でもHBM4の目標性能に到達できるという説明だ。先にエヌビディアは両社にHBM4の性能をピン当たり11.7Gb/s水準とするよう要求した。
市場調査会社CTTリサーチは「昨年8月、北米顧客(マイクロン)はフラックスをなくす『フラックスレス(Fluxless)ボンダー』を導入する予定だったが、これを2028年に延期した」とし、「既存のTCボンダーでも国際半導体標準協議機構(JEDEC)が要求する仕様を満たすことができ、フラックスレスボンダーやハイブリッドボンダーは価格が2倍以上高く、歩留まりは50%にも満たないためだ」と説明した。
サムスン電子は先月開かれた昨年第4四半期の業績カンファレンスコールで「HBM4にハイブリッドボンディング技術を適用したサンプルを顧客に送付し、HBM4Eからは一部で事業化が進むと見込まれる」と明らかにした。ただし主力のHBM4Eでも依然としてTCボンダーが重用されるというのがサムスン内外の見方だ。サムスンに通じた関係者は「ハイブリッドボンダーが必要な一部の高仕様製品群には活用の余地があるが、大量量産ではまだTCボンダーほど安定的ではない」と述べ、「価格と歩留まりなどで改善すべき点が残っている」と説明した。