2.1.1　系统级封装在内存技术中的应用

在过去的十几年里，双倍速率同步动态随机存储器（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，DDR SDRAM）是主流的存储器，已经从DDR4过渡到DDR5。相比于传统的2D集成封装，3D集成封装促进了DDR内存的技术变革。海力士的大带宽存储（High Bandwidth Memory，HBM）和镁光主推的混合存储立方（Hybrid Memory Cube，HMC）是两种采用3D集成封装的存储技术。这两种技术在逻辑控制及接口方面存在差异。但从集成技术上来看，它们都是利用硅通孔（TSV）及键合技术来完成3D的堆叠与互连，从而实现更高密度与更大带宽的内存技术。下面以HBM为例进行说明。

如图2-1所示，HBM的基本结构十分清晰，多层DRAM芯片堆叠，通过TSV实现垂直方向的互连。HBM利用3D集成技术实现，具有更高的存储密度和更大的带宽，以及更大规模的I/O端口。2016年，HBM进化到第二代，并正式建立了电子元器件工业联合会（Joint Electron Device Engineering Council，JEDEC）标准。目前，HBM主要应用于高端芯片的2.5D集成封装，如AMD的FURY系列显卡等。利用硅转接板的2.5D集成封装HBM被认为是内存技术未来的发展趋势。

图2-1　HBM结构

当前计算机通过在主板插槽上安装内存模块来实现内存与计算芯片的隔离。该类服务器内存受限于时钟频率，从而每个时钟周期内数据的可传输量受限。这种将大带宽内存靠近CPU、GPU或其他处理芯片进行集成封装的方案，有效克服了冯•诺依曼体系架构中存在的“存储墙”问题，大大缩短了数据交换的时间并降低了功耗。

如图2-2所示，将内存芯片的堆叠结构称为堆栈，将处理器与内存堆栈组合在一起，形成一个基本组件后，将其安装到服务器主板上。2.5D集成封装虽然不将内存芯片直接与处理器集成在同一芯片上，而采用硅转接板（Si Interposer），这种方案与在处理器上直接集成存储器的方案没有太大区别，但极大地缩短了设计周期，降低了成本，解决了工艺兼容等难题。

图2-2　2.5D集成封装结构示意图