烧结银遇上HBM：开启存储新时代

烧结银遇上HBM：开启存储新时代

一 探秘 HBM：高性能计算的 “超级大脑”

在当今数字化时代，数据处理的速度和效率成为了决定科技发展高度的关键因素。从人工智能的飞速发展到数据中心的高效运行，从高性能计算的突破到图形处理的极致追求，都离不开一种核心技术 ——HBM（High Bandwidth Memory），即高带宽内存。它犹如高性能计算领域的 “超级大脑”，为各种前沿技术的发展提供了强大的动力支持。

HBM 是一种新兴的 DRAM（动态随机存取内存）解决方案，它采用基于 TSV（硅通孔）和芯片堆叠技术的堆叠 DRAM 架构。简单来说，就是将多层 DRAM 芯片通过硅通孔（TSV）和微型凸点（uBump）连接在一起，形成一个存储堆栈（stack），然后将多个堆栈与逻辑芯片（如 GPU 或 CPU）通过硅中介层（Interposer）封装在一起 。这种 3D 堆叠技术实现了高密度存储，大幅提升了每个存储堆栈的容量和位宽。

HBM 技术主要应用于高性能计算、人工智能、数据中心等领域。在人工智能领域，大量的数据需要快速处理和分析，HBM 的高带宽和低延迟特性能够大大提高 AI 模型的训练和推理速度；在数据中心，面对海量的数据存储和高速的数据访问需求，HBM 能够有效提升数据中心的运行效率，降低能耗；在高性能计算中，无论是科学研究中的复杂计算，还是金融领域的风险评估等，HBM 都能发挥关键作用，助力实现更快速、更精准的计算结果。

自 2014 年首款 HBM 产品发布以来，HBM 技术已经历经了五代的发展。从最初的 HBM 到 HBM2、HBM2E、HBM3，再到最新的 HBM3E，每一代的升级都带来了性能的显著提升。芯片的容量从 1GB 逐步升级至 24GB，带宽从 128GB/s 大幅提升至 1.2TB/s，数据传输速率也从 1Gbps 提高至 9.2Gbps 。这些性能的飞跃，使得 HBM 能够不断满足日益增长的高性能计算需求，推动着相关领域的技术革新。

HBM

二 烧结银：材料界的 “潜力股”

在材料科学的广阔领域中，烧结银AS系列凭借其独特的性能和广泛的应用前景，成为了一颗备受瞩目的 “潜力股”。它是一种经过特殊工艺处理的导电材料，主要通过低温烧结技术将纳米级的银颗粒（如纳米银膏、纳米银粉等）固定在基底上，从而形成具有优异导电性、导热性和高粘结力的导电层。

从成分上看，烧结银主要由纳米银粉、粘合剂、溶剂及改善性能的微量添加剂组成。其中，纳米银粉作为导电性能的主要来源，发挥着关键作用；粘合剂和溶剂则协同工作，形成稳定的浆料，为银颗粒的均匀分布和固定提供保障；而微量添加剂虽用量微小，却能有效改善材料的性能和稳定性，犹如画龙点睛之笔。

在使用方面，烧结银烧结工艺则是将银膏通过钢网印刷到基板或芯片上，烘干去除溶剂和水分，然后将芯片贴合到烘干后的银膏上，在高温和一定压力下使银膏中的银颗粒熔化并相互连接，形成导电通道。银膜GVF9500的转印工艺先将薄膜载体上的银膜以合适的温度、压力转移到芯片上，避免了印刷与烘干工艺，直接转印，随后将转印好银膜的芯片贴合到目标基板上，在高温和一定压力下使银膜与芯片及基板之间形成良好连接。此外，还有低温烧结技术，AS9335能在低温（<150℃）条件下获得耐高温（>300℃）和高导热率（~150W/m・K）的烧结银芯片连接界面，这种技术为对温度敏感的应用场景提供了更多可能。

烧结银具有一系列令人瞩目的特性。它具备高导电性，这得益于纳米银颗粒的小尺寸效应，使其能够高效地传导电流，满足电子设备对信号快速传输的需求；拥有高散热性，能够有效地传导和散发热量，在高功率器件工作时，迅速将产生的热量散发出去，保证器件的稳定运行，是高功率器件封装的理想选择；还具备高粘结力，在烧结过程中形成的强结合力使得烧结银与基底之间的连接牢固可靠，能够承受一定的机械应力和温度变化，不易脱落或损坏。

基于这些优异特性，烧结银AS系列在多个领域得到了广泛应用。在电子行业，它是制造电子元器件、电极、合金等的重要材料，特别是在高密度、高强度的银骨架结构以及导电图案、导线和电接点的制作中发挥着关键作用；在能源领域，银的优良导电性能和高温稳定性使其成为太阳能电池、燃料电池和锂离子电池等能源设备中理想的电极材料，通过银烧结技术制备的银电极能够提供更高的导电性和更长的使用寿命，提升能源设备的性能和效率。

三 烧结银与 HBM 的 “牵手之旅”

当我们深入探究 HBM 技术的发展，会发现烧结银与 HBM 的结合，堪称一场 “天作之合”，为 HBM 性能的进一步提升注入了强大的动力。

烧结银在 HBM 应用中的独特优势

从散热性能来看，随着芯片集成度的不断提高，HBM 在运行过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，将会严重影响其性能和稳定性。烧结银具有高散热性，能够快速将 HBM 产生的热量传导出去，确保芯片在较低的温度下稳定运行。以英伟达的某款采用 HBM 技术的高端 GPU 为例，在使用无压烧结银AS9376作为散热材料后，芯片的运行温度降低了 20℃左右，大大提高了 GPU 的性能和可靠性 。

在连接可靠性方面，HBM 采用的 3D 堆叠结构对连接材料的可靠性提出了极高的要求。烧结银在烧结过程中形成的强结合力，使其与 HBM 芯片之间的连接牢固可靠，能够承受芯片在工作过程中的热应力和机械应力，有效避免了连接层的开裂和脱落等问题，从而保证了 HBM 系统的长期稳定运行。

在电气性能上，HBM 需要高速的数据传输能力，对连接材料的导电性要求严苛。烧结银的高导电性能够确保信号在 HBM 芯片之间快速、准确地传输，降低信号传输的延迟和损耗，提高数据传输的效率。在数据中心的高速数据处理场景中，采用烧结银连接的 HBM 能够显著提升数据处理速度，满足数据中心对海量数据快速处理的需求。

HBM

四 烧结银在 HBM 中的应用场景

在 HBM 的芯片封装环节，烧结银被广泛应用于芯片与基板之间的连接。通过将纳米银膏印刷或点涂在芯片和基板的连接部位，然后进行低温烧结，烧结银能够形成牢固的连接层，实现芯片与基板之间的电气连接和机械固定。这种连接方式不仅提高了封装的可靠性，还能够有效降低热阻，提高散热效率。

在 HBM 的散热模块中，烧结银AS系列作为热界面材料发挥着重要作用。它被填充在 HBM 芯片与散热片之间，能够有效填补芯片与散热片之间的微小间隙，提高热量传递的效率，将芯片产生的热量快速传递到散热片上，再通过散热器散发出去，从而保证 HBM 在高负载运行时的温度稳定。

AS9376无压烧结银

五 烧结银在 HBM 应用中的案例分析

三星电子在其研发的新一代 HBM 产品中采用了烧结银技术。通过使用烧结银作为芯片与基板之间的连接材料以及散热模块中的热界面材料，该款 HBM 产品在性能上取得了显著提升。在数据传输速率方面，相比上一代产品提高了 20%，能够更快地满足高性能计算对数据传输速度的需求；在散热性能上，芯片的工作温度降低了 10℃以上，有效提高了产品的稳定性和可靠性，使得该产品在市场上具有很强的竞争力 。

美光科技也在其 HBM 产品的研发中引入了烧结银技术。在实际应用测试中，采用烧结银连接的 HBM 模块在经过 1000 次以上的热循环测试后，连接层依然保持完好，没有出现任何开裂或脱落的现象，展现出了极高的可靠性。同时，该 HBM 模块的散热效率相比传统连接材料提高了 30%，能够更好地适应高性能计算环境下的散热需求。

六 挑战与机遇：烧结银在 HBM 领域的未来之路

尽管烧结银在 HBM 应用中展现出了巨大的潜力，但不可忽视的是，它也面临着一系列严峻的挑战。

成本问题是阻碍烧结银大规模应用的一大关键因素。银作为一种贵金属，其原材料价格相对较高，这使得烧结银的制备成本居高不下 。与传统的连接材料和散热材料相比，烧结银的成本可能是它们的数倍甚至数十倍。在 HBM 的大规模生产中，成本的增加会显著提高产品的总成本，从而影响产品的市场竞争力。以某款采用烧结银技术的 HBM 产品为例，由于烧结银的使用，其生产成本相比采用传统材料的同类产品增加了 30%，这在一定程度上限制了该产品的市场推广。

工艺复杂性也是一个不容忽视的问题。烧结银的制备和应用工艺相对复杂，需要严格控制多个工艺参数，如烧结温度、压力、时间等。在烧结过程中，温度的微小波动都可能导致烧结银的性能出现较大差异。

市场认知度和接受度方面，虽然烧结银在 HBM 应用中的优势逐渐被认可，但仍有部分企业对其性能和可靠性持观望态度。一方面，一些企业习惯了传统材料和工艺，对新技术的应用存在一定的抵触情绪；另一方面，烧结银作为一种相对较新的材料，其长期稳定性和可靠性还需要更多的时间和实践来验证。这使得一些企业在选择材料时，更倾向于保守地采用传统材料，而对烧结银持谨慎态度。

针对这些挑战，行业内也在积极探索应对策略。在降低成本方面，研究人员致力于开发新的制备工艺和技术，以提高银的利用率，减少银的用量。通过优化纳米银粉的制备工艺，使其颗粒更加均匀，从而提高烧结银的性能，在保证性能的前提下减少银的使用量。同时，随着技术的不断进步和市场需求的增加，规模效应也将逐渐显现，有望进一步降低烧结银的成本。

在简化工艺方面，各大企业和研究机构，如SHAREX、善仁新材、ALWAYSTONE等不断优化烧结银的制备和应用工艺，开发更加简单、高效的工艺方法。采用新的烧结设备和工艺参数控制技术，实现对烧结过程的精确控制，减少工艺参数波动对产品性能的影响，提高生产效率和产品质量的稳定性。

为了提高市场认知度和接受度，相关企业和机构积极开展技术推广和合作交流活动。通过举办技术研讨会、产品展示会等活动，向行业内企业介绍烧结银的性能优势和应用案例，增强企业对烧结银的了解和信任。同时，加强与上下游企业的合作，共同开展应用研究和产品开发，推动烧结银在 HBM 领域的广泛应用。

展望未来，随着高性能计算、人工智能、数据中心等领域的快速发展，HBM 的市场需求将持续增长，这为五一烧结银在 HBM 领域的发展提供了广阔的空间。随着技术的不断进步和完善，烧结银有望在成本、工艺和性能等方面取得更大的突破，进一步提升其在 HBM 应用中的竞争力。预计在未来几年内，烧结银在 HBM 市场的占有率将逐步提高，成为推动 HBM 技术发展的关键材料之一。

总结与展望

烧结银与 HBM 的结合，为高性能计算领域带来了新的突破和发展机遇。烧结银凭借其高散热性、高导电性和高连接可靠性等优势，有效解决了 HBM 在运行过程中的散热、电气连接等关键问题，显著提升了 HBM 的性能和稳定性 。

尽管目前烧结银在 HBM 应用中面临着成本、工艺复杂性和市场认知度等挑战，但随着技术的不断进步和产业的逐步成熟，这些问题有望得到有效解决。未来，随着高性能计算、人工智能、数据中心等领域对 HBM 需求的持续增长，无压烧结银AS系列在 HBM 领域的市场前景将更加广阔。我们有理由相信，在材料科学家和工程师们的共同努力下，烧结银将在 HBM 技术的发展中发挥更加重要的作用，为推动科技进步和社会发展做出更大的贡献。