SK海力士供应高效散热移动DRAM

SK海力士向客户供应业界首款采用“High-K EMC”材料DRAM产品。

SK海力士宣布已开发完成并开始向客户供应业界首款采用“High-K EMC”材料的高效散热移动DRAM产品。其中，EMC即环氧模封料，主要用于密封保护半导体免受湿气、热气、冲击和静电等外部环境影响，并起到散热通道作用的半导体后工艺中必要材料。而High-K EMC是指在EMC中使用热导系数（K值）更高的材料，从而提高热导率。

SK海力士表示：“随着端侧AI运行过程中高速数据处理所导致的发热问题日益严重，这已然成为智能手机性能下降的主要原因。该产品有效解决了高性能旗舰手机的发热问题，获得了全球客户的高度评价。”

目前最新的旗舰手机多采用PoP结构，即将DRAM垂直堆叠在移动处理器上。该结构虽然能够高效利用有限空间并提升数据处理速度，但也导致移动处理器产生的热量积聚在DRAM内部，从而影响整机性能。

为解决这一问题，SK海力士致力于提升DRAM封装关键材料EMC的热导性能。SK海力士在传统EMC中使用的二氧化硅基础上，混合了氧化铝，开发出High-K EMC新材料。该新材料热导率与传统材料相比提高到3.5倍，从而将热量垂直传导路径的热阻降低了47%。

散热性能的提升有助于改善智能手机整机性能，同时通过降低功耗，可延长电池续航时间并提高产品寿命。SK海力士期待该产品能够引发移动设备行业的高度关注和强劲需求。

SK海力士PKG产品开发担当李圭济副社长表示：“此次产品不仅提升了性能，还有效缓解了高性能智能手机用户的困扰，其意义深远而重大。我们将继续以材料技术创新为基础，牢固确立在新一代移动DRAM市场中的技术领导地位。”

DRAM制造中的High-K材料

High-K材料（高介电常数材料）是介电常数显著高于传统二氧化硅（SiO₂，k=3.9）的绝缘材料，主要用于替代栅极介质层和电容介质层。随着芯片制程进入纳米级，传统SiO₂因厚度过薄（<2 nm）引发严重的量子隧穿效应，导致漏电流激增和功耗失控。High-K材料的引入，可在相同电容下增加物理厚度（如HfO₂的k=25，厚度可达SiO₂的3-6倍），从而抑制漏电流并提升器件可靠性。

而想要引入High-K材料需要用到这些关键工艺。首先是选材与沉积工艺，通过原子层沉积技术精确沉积极薄均匀的高K薄膜。这就像用3D打印机逐层铺设墙砖，每一层都精准一致，从而确保膜厚度均匀可靠。其次是界面优化工程，High-K材料与硅晶圆表面直接接触会产生缺陷，需用特殊处理工艺修复这些缺陷，确保“墙面”光滑、平整，提高芯片性能与可靠性。第三是将High-K材料与立体的圆柱或沟槽结构电容结合，大幅提升有效面积，使电容值进一步增强。

High-K材料的优势在于性能提升，例如更低的漏电流，介质层厚度增加，量子隧穿概率指数级下降，数据保持时间延长；更高速度，电容充放电速度更快，支持高频操作（如DDR5以上规格）。功耗优化，漏电流降低直接减少刷新频率，动态功耗下降；介质层厚度增加还可降低电场强度，减少静态功耗。制程兼容性，High-K材料可通过原子层沉积（ALD）等先进工艺集成到现有产线，支持10nm以下制程的持续微缩。

在DRAM芯片中，引入High-K材料之后，在相同电容下，介质层厚度能明显增加，大幅抑制了量子隧穿效应导致的漏电流，延长了数据保持时间，还降低了功耗。

HBM对EMC提出分散性和散热性要求

环氧塑封料（EMC）是用于半导体封装的一种热固性化学材料，由环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂作为固化剂，添加硅微粉等填料，并加入多种助剂混合而成的粉状模塑料，可以有效地保护电子元器件不受潮湿、腐蚀和机械损伤的影响，从而提高电子元器件的可靠性和使用寿命。目前95%以上的电子元器件均采用环氧塑封料封装。

HBM通过SiP和TSV技术将数个DRAM裸片像楼层一样垂直堆叠，使得塑封的高度显著高于传统单芯片的塑封高度，较高的高度要求外围塑封料要有充分的分散性，则EMC就要从传统注塑饼状变为撒粉颗粒状的颗粒状环氧塑封料（GMC）和液态环氧塑封料（LMC），GMC在HBM中占比高达40%-50%。

环氧塑封料可根据不同的需求制定材料的性能要求。通常，汽车应用需要更坚固的封装，会采用填料含量更高的EMC，以提高其韧性。然而，柔性模量会相应增加，会导致整体封装的应变能力下降。手持设备由于用户使用条件的要求，需要更大的封装弯曲/应变裕度。

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