三大存储厂打响“散热”攻关战，热管理成下一代HBM核心竞争力

文｜《科创板日报》

海力士、三星、美光之间的竞争愈加白热化。6月5日，黄仁勋表示，三大存储芯片制造商已通过认证，并且都已投产，可为英伟达最新的AI平台Vera Rubin供应最先进的高带宽存储芯片。这意味着，SK海力士、三星电子和美光科技即将开始大规模生产和供应HBM4芯片。

HBM4走上台前的同时，三家厂商正你追我赶研发下一代产品HBM5，一个全新的技术方向浮现——HBM内部热管理。

据韩国时报最新报道，从三大厂的日程表来看，HBM散热技术将首先大规模应用到HBM5上，不过各自在路线上存在细微差异。

SK海力士iHBM路线：引入铜基/硅基导热通道

SK海力士于5月26日发布iHBM散热技术，将集成冷却元件（ICE）内嵌到HBM中，在芯片内部单独开辟直通散热通道。这种硅基结构允许热量通过芯片间的物理层散发出去，有效地在内存堆叠中起到散热烟囱的作用。该公司表示，与传统设计相比，该技术可将热阻降低30%以上，即使在高温、高负荷条件下也能稳定运行。

SK海力士计划将iHBM应用于其HBM5及后续产品，这些产品主要面向高性能计算和人工智能数据中心应用。该公司补充说，该技术基于已在量产中得到验证的封装工艺，客户无需进行重大设计变更即可采用该技术。

三星电子HPB路线：嵌入一体化冷却元件

三星电子计划采用HPB（Heat Path Block，导热阻断/导热块）方案，即将导热块埋入多层DRAM裸片之间，相当于在堆叠芯片内部搭建多条独立"散热烟囱"，以散发芯片内部产生的热量，同时降低热阻。今年1月，三星宣布在其Exynos 2600处理器中采用了该技术，在AP芯片顶部安装了一个铜基HPB，三星表示，该技术可将热阻降低16%，公司还在考虑采用硅基HPB结构。

其HPB技术已在第七代HBM4E上完成验证，该产品的样品于5月29日首次交付给客户，将在HBM5上实现量产落地。

美光科技TSV+低功耗路线：探索TSV微沟槽液冷

不走三星、海力士内嵌导热块路线，美光科技主攻低功耗HBM设计，并辅以硅通孔（TSV）沟槽冷却技术，通过在AI加速器芯片的硅芯片内部蚀刻微型沟槽，使冷却液在其中循环流动，从而降低内部热积累。这些TSV仅承担热传导功能，与信号TSV在同一封装面积内对齐排布，不额外占用芯片面积。

为什么要将散热设计"前置"到HBM里？

过去，全球HBM赛道的博弈，始终围绕宽、堆叠层数、I/O速度等性能参数角逐，散热设计通常被视为后端问题，主要依赖外部的系统级散热，如服务器风扇、液冷板、导热界面材料，HBM芯片内部本身并没有主动或高效的微结构散热设计。

随着AI硬件的迭代，英伟达、AMD新一代AI服务器GPU单芯片功耗逼近1000W，HBM不断往更高堆叠，HBM4堆叠了12-16层，HBM5将迈向20层堆叠、超高带宽迭代。

堆叠层数越高，HBM中积聚的热量就越多，过热会触发芯片降频、算力缩水、整机稳定性下降。据亚洲商业日报等韩媒报道，英伟达和AMD等客户已要求HBM供应商加强散热管理和低功耗设计。

而老式HBM仅依靠底层基片逐层导热再外接冷板散热，热量绕行路径长、热阻高，已经无法适配HBM4E/HBM5超高功耗场景，必须在封装内部植入原生散热结构。

正如三星设备解决方案部门总裁兼首席技术官宋载赫所言："随着人工智能系统功能日益强大、集成度不断提高，热管理正成为下一代存储器的关键因素，这不仅要求提高存储器性能，还要求提高散热能力。"

一位业内人士表示："低功耗和热管理技术将是未来HBM研发的核心方向。过去，提高数据传输速度和增加堆叠层数是关键的竞争因素，但从现在开始，有效控制发热量的能力将决定产品的性能和良率。"

可以预见，当散热成为HBM产品"出厂配置"的一部分，HBM产品价格将随着价值量的提高而提高，相应地，高导热铜材、特种硅散热材料、先进封装（Hybrid Bonding混合键合、WLP晶圆级封装等上游材料和封装端的订单有望持续放量。对于下游IDC厂商而言，HBM芯片级集成散热普及后，AI服务器从整机外置液冷慢慢向芯片原生散热+冷板辅助过渡，将进一步降低数据中心整体液冷成本。

有业内人士表示："随着存储器制造商采用更先进的散热解决方案，整个开发流程更紧密的整合将变得越来越重要。代工厂和存储器制造商之间的合作效率很可能成为关键的竞争因素。"