随着全球人工智能(AI)算力需求迎来爆发式增长,SK 海力士、三星电子与美光科技(MU-US)三大存储器巨头的技术博弈,已悄然转移至散热战场。
随着英伟达 (NVDA-US) 证实三家芯片制造商均已通过认证并投产,可为最新 AI 平台「Vera Rubin」供应最先进的高带宽内存(HBM),意味着 HBM4 的大规模量产已箭在弦上。
然而,在HBM4走上台前的同时,下一代HBM5的研发竞速也已拉开序幕,而这一次,决定胜负的关键指标不再仅是堆叠层数与传输速度,而是「芯片内部热管理」技术。
业界指出,过去HBM的效能角逐多围绕在带宽与堆叠能力,散热往往被视为后端系统级的任务,主要依赖服务器风扇、液冷板或导热界面材料等外部媒介。
然而,随着英伟达和AMD等客户的新一代GPU单芯片功耗逼近1000W,HBM的堆叠层数也从HBM4的12至16层,向HBM5的20层极限迈进。
堆叠高度与功耗的急剧飙升,导致芯片内部热量严重累积,若仅依靠底层基片逐层传导,过长的散热路径与高热阻将引发降频与算力缩水。
这促使 AI 巨头们向存储器厂商提出更严苛的热管理要求,迫使散热设计必须「前置」并植入 HBM 封装内部。
在这场被视为HBM出厂「标配」的散热大战中,三大芯片厂展现出各具特色的技术路径。
领头羊SK海力士抢先发布了「iHBM」散热技术,其核心概念是在芯片内部直接开辟专属的直通导热通道。 透过将「整合式冷却组件(ICE)」内嵌于芯片内部发热最集中的区域,这种硅基结构能像「散热烟囱」一样将热量经由晶片间的物理层直接排出,成功将热阻降低 30% 以上。
这项技术不仅确保了高负载下的稳定运作,且基于已验证的封装工艺,能让客户在不更改既有设计的情况下无缝升级,预计将率先大规模应用于HBM5及后续的高效能运算产品中。
三星电子则主打HPB(导热阻断/导热块)技术应战,选择在多层DRAM裸片之间埋入导热块,在芯片内部搭建多条独立排热通道。 该技术先前已在AP处理器与第七代HBM4E上完成验证,可有效降低16%的热阻。
三星目前除了采用铜基 HPB 结构外,也正积极探索热传导效率更高的硅基 HPB 设计,并计划在 HBM5 上全面实现量产落地。
相较之下,美光科技则采取了低功耗设计与硅通孔(TSV)微沟槽液冷并行的独特路线。
美光透过在AI加速器芯片的硅芯片内部蚀刻微型沟槽,让冷却液直接在芯片内部循环流动,并让不承担信号传输、仅用于导热的TSV与信号通道对齐排布,在不额外占用芯片空间的前提下实现了极致的内部控温。
热管理技术的典范转移,不仅重新定义了 HBM 的技术门槛,更将深刻重塑半导体上游供应链。
随着散热设计深入封装内部,高导热铜材、特种硅散热材料,以及混合键结(Hybrid Bonding)与晶圆级封装(WLP)等先进封装制程的需求预计将迎来爆发式成长,进一步推高产品的附加价值。
半导体专家强调,未来的HBM竞争已不再是存储器厂的单打独斗,如何控制发热量将直接决定产品的良率与最终效能,而晶圆代工厂与记忆体制造商之间在先进封装与系统整合上的协作效率,无疑将成为决定谁能在这场散热之战中脱颖而出的关键筹码。













