先進封裝技術(shù)介紹--高帶寬架構(gòu)（HBF，High Bandwidth Fabrics）

2026-02-09 11:33:49 LH 313

轉(zhuǎn)：

一，HBF高帶寬架構(gòu)工藝定義：

HBF 是 High Bandwidth Fabrics 的縮寫，直譯為“高帶寬架構(gòu)”。它是一種由英特爾提出并主導(dǎo)的先進封裝技術(shù)和互連標(biāo)準(zhǔn)。其核心目標(biāo)是在一個封裝內(nèi)，將多個芯片（如計算芯片、內(nèi)存、I/O芯片等）通過一個超高帶寬、低功耗、低延遲的片上互連網(wǎng)絡(luò)連接起來，形成一個高性能的“超級芯片”。

簡單理解：HBF 就像是在一個“微型主板”上，為各個芯片構(gòu)建了一個超級高速公路網(wǎng)，讓它們能以極高的速度和效率交換數(shù)據(jù)。

二，HBF高帶寬架構(gòu)設(shè)計規(guī)則：

最基礎(chǔ)的“能否裝得下、連得上”的規(guī)則。

凸塊與間距規(guī)則：

凸塊類型：明確允許使用的互連類型（如微凸塊用于標(biāo)準(zhǔn)連接，銅柱或混合鍵合用于Foveros Direct）。
凸塊間距：規(guī)定最小凸塊中心距（例如，標(biāo)準(zhǔn)微凸塊為35-55μm，混合鍵合可達<10μm）。這直接決定了互連密度和帶寬。
凸塊陣列布局：規(guī)定芯粒邊緣必須留出非功能凸塊（啞凸塊）用于機械支撐，以及電源/接地凸塊的分布比例和模式。

芯粒與硅橋布局規(guī)則：

芯粒尺寸和形狀限制：對芯粒的最大/最小尺寸、長寬比、以及邊緣到有效電路的距離（切割道）有明確規(guī)定。
芯粒到芯粒間距：規(guī)定兩個相鄰芯粒之間的最小距離（芯片到芯片間隙），以確保有足夠空間填充下填料，并避免熱機械應(yīng)力干擾。
硅橋?qū)?zhǔn)容差：規(guī)定芯粒上的凸塊陣列與下方硅橋上的焊盤之間允許的最大對準(zhǔn)誤差（通常為±1~2μm）。這直接影響設(shè)計的余量和良率。

“Keep-out Zone”規(guī)則：

在芯粒的特定區(qū)域（如靠近邊緣、靠近高熱模塊處）禁止放置敏感電路或關(guān)鍵信號凸塊，以規(guī)避應(yīng)力、熱梯度或封裝效應(yīng)的不利影響。

三，HBF高與HBM對比：

對比維度	HBM（高帶寬內(nèi)存）	HBF（高帶寬互連架構(gòu)）
中文全稱	高帶寬內(nèi)存	高帶寬互連架構(gòu)
英文全稱	High Bandwidth Memory	High Bandwidth Fabrics
本質(zhì)屬性	存儲器芯片產(chǎn)品	封裝互連技術(shù)平臺
技術(shù)范疇	存儲技術(shù)	先進封裝與系統(tǒng)集成技術(shù)
核心功能	數(shù)據(jù)存儲與高速訪問	芯片間高速通信與連接
供應(yīng)形式	標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)存芯片	系統(tǒng)集成解決方案

對比維度	HBM	HBF
核心技術(shù)	3D堆疊 + 硅通孔(TSV)	嵌入式硅橋 + 網(wǎng)絡(luò)化互連
連接方式	芯片內(nèi)垂直連接（層間）	封裝內(nèi)水平/垂直連接（芯片間）
密度提升方式	垂直堆疊增加存儲密度	微米級布線提升互連密度
接口特性	超寬并行接口(1024/2048位)	標(biāo)準(zhǔn)化芯粒接口(UCIe/AIB)
物理形態(tài)	內(nèi)存立方體（堆疊結(jié)構(gòu)）	硅橋網(wǎng)絡(luò)（平面/立體網(wǎng)絡(luò)）
制造工藝	DRAM專用工藝 + TSV工藝	半導(dǎo)體互連工藝 + 先進封裝工藝
代表產(chǎn)品/技術(shù)	HBM2E, HBM3, HBM3E	EMIB, Foveros, UCIe兼容接口

參數(shù)類型	HBM典型值/特征	HBF典型值/特征
連接密度	TSV密度：數(shù)千-數(shù)萬/芯片	布線密度：>10 Tb/s/mm
物理間距	微凸塊間距：35-55μm	硅橋布線間距：1-2μm
傳輸延遲	訪問延遲：納秒級	互連延遲：皮秒級
能效比	~3 pJ/bit	~0.5 pJ/bit
帶寬規(guī)模	單堆棧>1 TB/s	網(wǎng)絡(luò)總帶寬>10 TB/s
工藝節(jié)點	專用DRAM工藝(10-20nm級)	多種工藝混搭(3nm-28nm+)
溫度特性	工作溫度較高，需專門散熱	需考慮多芯片熱耦合效應(yīng)

際發(fā)展	HBM演進	HBF演進
第一代	HBM1(2015) ? 4層堆疊 ? 128GB/s帶寬	EMIB(2017) ? 基礎(chǔ)硅橋 ? 2D平面連接
第二代	HBM2(2016) ? 8層堆疊 ? 256GB/s帶寬	Foveros(2019) ? 3D堆疊技術(shù) ? 芯片上堆疊芯片
第三代	HBM2E(2020) ? 8-12層堆疊 ? 460GB/s帶寬	Foveros Omni(2021) ? 多芯粒3D集成 ? 混合封裝技術(shù)
第四代	HBM3(2022) ? 16層堆疊 ? 819GB/s帶寬	Foveros Direct(2022) ? 混合鍵合技術(shù) ? <10μm凸塊間距
發(fā)展趨勢	? 堆疊層數(shù)繼續(xù)增加 ? 帶寬密度提升 ? 能效比優(yōu)化	? 互連密度持續(xù)提升 ? 支持更多芯粒集成 ? 向chiplet生態(tài)系統(tǒng)演進