$深科技(SZ000021)$ HBM(高带宽存储器)存储芯片的封装过程中需要稀土材料,以下是具体分析:
一、稀土在HBM封装中的直接应用
1. 热管理材料
HBM芯片堆叠层数高达12层以上,功耗密度超过800W/cm,对散热性能提出极高要求。稀土基导热凝胶(如镧、钆与铪的复合钝化剂)被用于芯片与散热盖板之间的界面材料,可将热导率从传统材料的3W/(m·K)提升至6W/(m·K),热阻降低至0.15℃·cm/W。这类材料通过配位键增强界面结合力,并抑制液态金属氧化,适配HBM3E等先进封装需求。
2. 焊料改性
在HBM的微凸块(Micro Bump)键合工艺中,稀土元素(如镧、铈)被添加到锡基焊料中,可显著提升润湿性、降低空洞率(至3%以下),并增强焊点在-40℃~150℃冷热循环中的稳定性 。例如,镧掺杂的铜镀层可减少电化学迁移风险,适用于高可靠性场景。不过,当前HBM主流工艺(如MR-MUF)正逐步转向无助焊剂键合,以避免助焊剂残留问题,稀土焊料的应用可能随之减少。
3. 封装基板增强
氮化铝(AlN)陶瓷基板是HBM的核心载体,稀土元素(如镝、钬)掺杂可将其热导率从200W/(m·K)提升至280W/(m·K),同时抗弯强度增加30%。这种基板主要用于高功率密度的AI芯片封装,如英伟达H100的HBM模块。不过,目前全球70%的AlN基板市场仍由日本住友电木等企业主导,国产替代尚在推进中。
二、稀土在HBM制造设备中的间接应用
1. 光刻机与刻蚀机
光刻机的晶圆台、掩模台依赖稀土永磁体(如钕铁硼NdFeB)实现纳米级精度的高速运动。单台EUV光刻机需搭载数十公斤NdFeB磁钢,其高温稳定性通过掺入镝(Dy)、铽(Tb)调节居里温度。刻蚀机的射频天线盖片、束流环等部件则采用氧化钇(Y₂O₃)涂层,可耐受氟等离子体侵蚀,延长设备寿命数倍。
2. 检测与封装设备
HBM的TSV(硅通孔)刻蚀、微凸块检测等环节需要高精度设备。例如,赛腾股份的检测设备依赖稀土永磁电机实现微米级定位,而日本住友重工的TSV刻蚀机采用含稀土的陶瓷刀具,耐磨性提升50%。这些设备的性能直接影响HBM的封装良率(目前主流为99.5%)。
所以国家对稀土的严控对国内芯片制造和封装是重大利好!