HBM4“改道”背后：混合键合为何暂别下一代高带宽内存？

本文来自微信公众号：歪睿老哥，作者：歪睿老哥，原文标题：《HBM4 突然“改道”：被寄予厚望的混合键合，为何临阵推迟？》

AI训练对高带宽内存的需求正呈爆发式增长，数据中心中数据搬运消耗了大部分能耗，而HBM（高带宽内存）凭借远快于普通DDR的传输速度和更低能耗，成为AI时代的核心内存方案。

此前行业普遍认为，下一代HBM4需采用混合键合技术才能实现16层堆叠，但JEDEC（固态技术协会）修改规则后，混合键合被推迟至下代——HBM4仍沿用微凸点方案，混合键合只是暂缓而非取消。本文将解析这一变化的来龙去脉。

1. 为何原计划HBM4必须采用混合键合？

先梳理HBM的基本原理：HBM通过将多个内存裸片垂直堆叠，借助TSV（硅通孔）实现垂直连通，在相同面积下提升容量与带宽。

目前HBM已实现12层堆叠，若要升级至16层，此前JEDEC规定HBM模块最大高度不超过720微米，增加4层需压缩每层厚度及层间间隙。

裸片厚度已压缩至30-50微米，TSV间距缩小会带动微凸点（层间连通的焊接凸点）尺寸与高度同步减小，横向TSV间距缩小也会影响垂直堆叠总高度。原微凸点方案难以满足16层堆叠的空间需求，因此混合键合——无凸点的3D堆叠技术成为首选，它能消除层间间隙，在控制总高度的同时支持更多层堆叠。

混合键合本身优势显著，ASE集团工程总监Vikas Gupta指出，与微凸点方案相比，混合键合每比特能耗可降低一个数量级，性能与功耗表现更优，本就是HBM下一代技术的明确方向。

2. 混合键合为何推迟？成本与良率成关键瓶颈

技术方案虽优，但落地面临两大核心问题：工艺成本高、良率难保障。

首先，混合键合需全新设备，单颗封装成本远高于微凸点方案，即便单位比特成本因容量提升未大幅上涨，首发阶段的投入代价仍较大。

更棘手的是良率与测试环节：十几颗裸片堆叠时，只要一颗存在不可修复缺陷，整个堆叠就会报废，因此必须在堆叠前筛选出合格裸片（Known Good Die）以保证良率。

联电先进封装总监Pax Wang表示，微凸点方案可在焊接前测试每层内存，但混合键合的测试流程难度骤增。

第一个难题是混合键合要求键合界面绝对洁净，不能有任何颗粒，而探针测试本身会产生颗粒污染，还可能划伤焊盘表面。目前的解决思路是测试后增加平面化工序修复界面，这无疑增加了流程复杂度。

第二个难题是产业链流程调整：原流程中晶圆厂将裸片发给封测厂，封测厂测试后再堆叠；若晶圆厂自行堆叠，则需添置测试设备，整个产业链的协作模式需重新梳理，难以快速落地。

除测试外，过程中的检测监控也更复杂。yieldWerx CEO Aftkhar Aslam提到，当前已采用光学干涉、声学显微镜、在线微空洞检测等手段，还需建立垂直溯源体系，关联每颗裸片的晶圆批次、老化历史、键合对齐数据，以定位3D堆叠中的隐性缺陷，这套体系仍在完善中。

恰逢JEDEC将HBM模块高度限制从720微米放宽至775微米，为微凸点方案留出16层堆叠的空间，因此无需强行采用尚未成熟的混合键合技术。

3. HBM4的其他升级：不止于层数增加

HBM4不仅实现16层堆叠，带宽与能效也有显著提升：通道数翻倍、接口更宽，每针信号速率快于HBM3、略低于HBM3E；容量提升后，每比特能耗降低30%-40%，这对AI降本增效至关重要。

还有两个逻辑层面的变化值得关注：

一是基底层（堆叠的逻辑底die）从通用规格转向可定制。此前HBM底die为统一标准，现在AMD、英伟达等大客户可定制底die功能，将部分处理器工作卸载到底die上以优化整体效率，同时市场仍保留通用款供普通厂商使用。

ASE的Gupta也指出，这种定制化会直接影响功耗、供电与热管理，需与整体计算架构协同进化。

二是安全与可靠性升级。HBM4加入Directed Refresh Management（DRFM，定向刷新管理）以防范行锤击打攻击，可针对受影响的存储行进行定向刷新，同时RAS（可靠性、可用性、可服务性）也全面优化。

通用高带宽存储器（HBM）结构

4. 混合键合只是暂缓，未来仍需依赖

当前HBM4的焊盘间距已达10微米，现有混合键合技术在该间距下无成本优势，加上JEDEC放宽高度限制，微凸点方案足以支撑需求，因此混合键合的量产被推迟。

这并不意味着混合键合被放弃，HBM4E或HBM5要实现18层甚至20层堆叠及更密集的互连，仍需依赖混合键合。目前HBM4预计2026年量产，HBM4E约2027年跟进，三星目标是HBM4E实现每针13Gb/s、总带宽3.25TB/s，功耗进一步降低。

行业也在探索混合方案：例如先将两个DRAM裸片面对面混合键合，再将成对裸片用微凸点背对背堆叠，既利用混合键合减少厚度，又避开全混合键合的难度，传统MR（回流焊）和TCB（热压键合）设备仍可沿用。

未来更高密度的堆叠，无论采用何种方案，都需要更精准的贴装设备、更稳定的超薄晶圆减薄材料，材料与设备的协同升级已在推进中。

行业普遍预期HBM5才会大规模应用混合键合，量产时间约在2030年前后，这为行业留出了打磨工艺、梳理产业链的时间，给内存产业提供了缓冲空间。

5. 总结

技术升级并非越新越好，而是成本、需求与产业链成熟度共同作用的结果。原本认为HBM4必须采用混合键合，但标准修改后，成熟的微凸点技术得以再支撑一代，既满足当前AI对容量与带宽的需求，又为下一代技术争取了完善时间，是务实的选择。

混合键合仍是HBM的未来方向，但在技术完全成熟前，将现有技术发挥到极致，才是对产业最有利的路径。

后续只需关注2026年HBM4的量产进展，以及HBM4E上混合键合能否顺利启动即可。