Auf der Hot Chips 2026 präsentierte Jaesik Lee, VP Package Engineering bei SK Hynix, die Strategie des Unternehmens zur Beschleunigung der HBM-Roadmap (High-Bandwidth Memory) durch fortschrittliche Packaging-Technologien.

Der aktuelle HBM-Aufbau nutzt eine 3D-gestapelte Struktur, die mehrere Core-Dies mittels TSVs (Through-Silicon Vias) mit einem Base-Die verbindet. Aktuelle Lösungen erreichen eine maximale Höhe von 16 Schichten (16-Hi Stack). Im Vergleich zu GDDR6-Lösungen bietet eine HBM3E-Lösung mit vier Stacks bis zu 144 GB Kapazität und eine Bandbreite von 4 TB/s bei halbem Platzbedarf.

HBM4 und technologische Herausforderungen

Die geplante HBM4-Generation soll bis zu 24 Gb DRAM-Dichten, 36 GB Kapazität, 2048 IO-Bits, IO-Geschwindigkeiten von bis zu 8 Gbps und eine Bandbreite von 2048 GB/s erreichen. HBM4 weist im Vergleich zu HBM3E eine größere Paketgröße sowie eine höhere Anzahl an TSVs und Micro-Bumps auf.

SK Hynix identifizierte zwei Hauptprobleme für zukünftige Generationen:

• Den Anstieg der HBM-Leistungsaufnahme aufgrund steigender Bandbreitenanforderungen.
• Thermische Probleme sowie die Zunahme der TSV-Fläche, da die Anzahl der TSVs wächst, während der Pitch schrumpft. Die Bandbreite verdoppelt sich etwa alle zwei Generationen, was die thermische Belastung um das 2,2-fache erhöht.

Zukünftige Lösungsansätze

Um über 16-Hi-Stacks hinauszugehen, setzt das Unternehmen auf folgende Technologien:

• Hybrid Bonding: Diese Methode ermöglicht einen 24 % dickeren Core-Die, einen TSV-Pitch von unter 18 Mikrometern und eine um 35 % geringere thermische Resistenz im Vergleich zu MR-MUF-Prozessen.
• I-HBM: Eine Technologie zur Minderung lokaler Hotspots, die eine thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Komponente in den HBM D2D PHY-Bereich einbettet. Dies soll den thermischen Widerstand um zusätzlich mehr als 30 % senken.

Zudem erwähnte SK Hynix die Nutzung von Intel EMIB als Teil seiner 2.5D-HBM-Lösung neben CoWoS-Technologien. Langfristig strebt das Unternehmen eine 3D-Integration an, bei der HBM direkt auf Beschleunigern gestapelt wird.