HBM4竞争白热化，散热技术成高带宽内存决胜关键

预计到2026年下半年，第六代高带宽内存（HBM4）将配合英伟达Vera Rubin平台实现出货量增长。届时，全球三大内存制造商将展开激烈角逐，其大规模量产与稳定供货能力将面临严峻考验。据业界消息，SK海力士计划在HBM4的12层堆叠设计中，将其基础裸片（base die）交由台积电采用12纳米工艺进行生产。由于双方合作下的量产良率达到预期目标，该企业有望在HBM4市场中占据领先优势。业内分析人士指出，在下一代高带宽内存向大容量与高带宽迈进的过程中，如何高效解决散热问题，将成为三大厂商竞争的核心焦点。

高带宽内存是打破人工智能算力瓶颈的关键组件，其规格升级也面临着更大挑战。据供应链透露，为了实现更多层数的芯片堆叠，随之增加的功耗和散热难题已成为技术突破的阻碍。受此影响，人工智能巨头对高带宽内存的需求重点，已从单纯追求容量和堆叠层数，转向寻求散热与超高带宽的综合解决方案。

随着HBM4从现有的12层规格向16层大容量堆叠方案演进，单层芯片和晶圆厚度必须进一步削减，这使得现有的设计与封装工艺面临极限挑战。据技术人员介绍，传统高带宽内存主要依靠核心裸片（Core Die）逐层向上传导热量，但在16层等高堆叠结构中，这种热传导效率会大幅下降。特别是当核心裸片与人工智能专用芯片（ASIC）之间的功率密度过高时，极易引发芯片过热、频率降低或信号波动。因此，高效的散热设计成为决定产品性能的首要技术门槛。

在散热方案布局上，三星电子与SK海力士近期均推出了相关技术。据报道，三星开发了铜制散热路径模块（HPB）架构，并已在HBM4E产品上完成了技术验证，计划在HBM5阶段进行全面导入。另一方面，SK海力士提出了iHBM技术方案，通过在封装内部直接集成冷却元件（ICE），并结合其自HBM2E时期便开始使用的批量回流模制底部填充（MR-MUF）先进封装工艺，目前该方案已进入客户验证环节，其大规模应用时间表与三星基本一致。不过，三星的HBM5规格计划采用1c DRAM并引入2纳米先进工艺来提升性能；而SK海力士虽然已在内部完成了iHBM技术的开发与数据验证，但后续仍需与台积电进行跨平台的技术验证。

业内专家表示，从HBM4开始，为了提升信号传输和功耗效率，基础裸片已转向逻辑晶圆工艺，这使得高带宽内存技术与逻辑晶圆代工的结合日益紧密。以SK海力士和台积电的深化合作为例，除了目前将GPU与高带宽内存并排放置在硅中介层上的2.5D结构外，未来双方可能会进一步开发将高带宽内存直接垂直堆叠在逻辑晶圆上的3D架构。这一演进将涉及逻辑工艺、电路互连以及系统散热的协同设计与验证。

此前业界曾预测混合键合技术在HBM4时代将发挥关键作用，但其实际大规模应用预计将推迟至HBM5或更晚的世代。近期有消息称固态技术协会（JEDEC）计划放宽高带宽内存的高度限制，这意味着HBM4E和HBM5在设计规格上有了更多余地，从而降低了该技术导入的紧迫性。此外，SK海力士曾表示其MR-MUF工艺在应用于16层堆叠时，依然能够保证良好的散热效果和量产良率。据业界分析，推迟该技术的另一个主要原因是其对生产环境要求极为苛刻，且设备投资巨大、技术门槛高，这些因素可能导致高带宽内存的成本和售价大幅攀升。

综合来看，先进高带宽内存的下一个竞争焦点将集中在热管理领域。能够在物理结构上有效解决散热问题的企业，将在先进人工智能芯片市场中占据主导地位。同时，内存制造商、晶圆代工厂以及系统设计客户之间的合作模式，也将朝着更加深度和定制化的方向发展。