Крупнейший в Китае производитель оперативной памяти CXMT приступил к пробному выпуску стеков памяти HBM3E, но в ближайшее время добиться успеха ему будет непросто. Показатель выхода годной продукции у CXMT не превышает 25 %, тогда как в полупроводниковой отрасли для запуска массового производства установлен «золотой стандарт» в 80 %, сообщает корейское издание Chosun.
Источник изображений: cxmt.com
Считающаяся ведущей в мире по направлению HBM3 (и ускоренной HBM3E) с момента запуска массового производства этой продукции в 2022 году SK hynix к настоящему моменту добилась выхода годных изделий на уровне 90 %. Главной причиной неудачи CXMT эксперты называют трудности с освоением технологии сквозных вертикальных межсоединений (Through-Silicon Via — TSV), необходимой для вертикальной компоновки слоёв DRAM. Выход годных изделий HBM3E с восьмислойной компоновкой на этапе фронтенда, то есть подготовки компонентов, у китайской компании составляет около 30 %; из прошедших этот этап чипов лишь 70 % признаются годной продукцией на этапе бэкенда. Проще говоря, из 100 запущенных в производство единиц HBM3E без малого 80 не проходят финальное тестирование.
CXMT поставляет небольшие партии образов HBM3E китайским компаниям, в том числе T-Head (входит в Alibaba) и Cambricon, и продолжает работу над повышением выхода годной продукции. Проблема заключается не в самой технологии производства кристаллов DRAM — серьёзных претензий к стандартным чипам DRAM, которые CXMT выпускает по техпроцессу G4 (класс 17 нм), нет. Но предназначенные для работы в HBM кристаллы DRAM имеют более высокую площадь поверхности и должны отвечать более строгим техническим характеристикам, чем стандартные изделия. Обеспечить для такой продукции соблюдение стандартов качества значительно сложнее, даже если соблюдается тот же производственный процесс, говорят опрошенные Chosun эксперты. Если CXMT удалось обеспечить достаточное качество в производстве стандартной DRAM, то на уровне её преобразования в HBM возникают сложности.
У китайского производители обозначились сложности с освоением технологии TSV. Речь идёт о микроскопических медных межсоединениях, которые вертикально пронизывают слои DRAM для обеспечения передачи электрических сигналов. Для этого необходимо истончить отдельные платины DRAM до нескольких десятков микронов, просверлить в кремнии несколько тысяч крошечных отверстий и заполнить их медью. Браком может обернуться смещение или неправильное заполнение даже одного отверстия, поэтому данный процесс является одним из наиболее сложных в производстве полупроводников.
Есть мнение, что в этой области технологический разрыв между CXMT и ведущими производителями наиболее велик. Если у чипов HBM2 от Samsung более 5000 соединений TSV на кристалл, у HBM3 от SK hynix — более 8000, то у CXMT этот показатель составляет около 3000. Снизив этот показатель, CXMT пожертвовала пропускной способностью, чтобы уменьшить сложность производства, но выход годной продукции всё равно оказался ниже, чем у Samsung и SK hynix. Ещё в 2024 году SK hynix признала, что выход годной продукции с TSV у неё был в пределах 40–60 %.
Потеря выхода годных изделий происходит и на этапе финишной обработки (бэкенда), который включает механическое расположение кристаллов друг над другом и их соединения друг с другом. Если хотя бы один из них смещается, то в зоне соединения может образоваться микроскопический пузырёк воздуха, или слои могут деформироваться под воздействием термокомпрессии — в результате бракуется вся многослойная конструкция. С увеличением слоёв растёт и число возможных точек отказа, и производство усложняется экспоненциально; то есть при переходе от 8- к 12-слойной компоновке трудностей у CXMT станет несоизмеримо больше.
Таким образом, делают вывод эксперты, технологию TSV на практике удаётся стабилизировать, лишь накопив многолетний опыт. Китайская компания быстро сократила отставание в технологиях производства DRAM, но сделать то же в отношении TSV в кратчайший срок будет очень непросто. С другой стороны, Samsung всего за полгода довела выход годной продукции HBM4 с менее чем 60 % до 80 %; поэтому и делать какие-то выводы в отношении CXMT с её 20–25 % было бы преждевременным.