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Neowine brevette une méthode pour améliorer le rendement des HBM

Le fabricant sud-coréen sans usine Neowine a breveté une conception qui contourne les TSV défectueux au lieu de les réparer, avec un rendement visé jusqu'à 99 % pour la HBM.

Stacked high-bandwidth memory DRAM dies connected by through-silicon vias above a base die on a chip package.
Image: 미래를 보는 창 - 전자신문

Neowine, entreprise sud-coréenne de semi-conducteurs de sécurité sans usine de fabrication, affirme avoir mis au point une technologie de base qui améliore le rendement de la mémoire à haute bande passante (HBM) : les voies de données défectueuses ne sont plus réparées, mais écartées. Le brevet « High Bandwidth Memory Device » (n° 10-3036335) est enregistré en Corée du Sud, et une demande a également été déposée aux États-Unis.

Un défi pour les mémoires empilées

La HBM empile verticalement 12 à 16 puces DRAM, voire davantage, reliées par des milliers de vias traversant le silicium (TSV). Un seul défaut microscopique sur un TSV peut obliger à jeter tout l'empilement. Le coût grimpe encore lorsque la mémoire a déjà été associée à un GPU par un procédé d'assemblage avancé comme le CoWoS de TSMC : si le défaut apparaît à ce stade, la coûteuse puce logique est perdue elle aussi. Plus la pile est haute, plus le rendement des TSV devient crucial.

Le principe du brevet

Neowine prévoit dès le départ plus de TSV que nécessaire et contourne simplement ceux qui échouent. La méthode classique consiste à intégrer dans chaque puce DRAM des TSV de rechange (RTSV) et des circuits multiplexeurs. Selon l'entreprise, cela agrandit la puce, complique le procédé des cellules mémoire et cumule le retard de signal RC d'une couche à l'autre, ce qui ralentit le fonctionnement.

Neowine concentre au contraire les commutateurs qui choisissent la voie utilisée dans la seule puce de base (buffer die), située en bas de la pile. Les puces DRAM restent inchangées, ce qui limite la surface et la charge de fabrication, tandis que le contrôle des signaux est assuré par le procédé logique fin de la puce de base. Davantage de voies de secours permet aussi de gérer des défauts multiples, comme le court-circuit de deux lignes voisines. Le rendement de la HBM, généralement de 30 à 70 %, pourrait atteindre jusqu'à 99 %, d'après la société.

Une arrivée bien synchronisée avec la HBM4

À partir de la sixième génération (HBM4), les voies d'entrée-sortie passent de 1 024 à 2 048, ce qui accroît fortement la densité de TSV. Parallèlement, les fabricants de mémoire basculent la puce de base de leurs procédés DRAM vers les procédés logiques de pointe des fonderies, ce qui facilite l'intégration de la logique de commutation. Le PDG Lee Hyo-seung estime que cette évolution coïncide bien avec l'approche brevetée.

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