芯片，太热了

2024-10-15

长期以来，随着芯片集成度的提高和尺寸微缩的发展，芯片的功能和性能得到了进一步的升级和加强，但芯片的功耗和热值也随之上升，导致电力消耗和散热问题日益严重。

这些曾经基本被“忽视”的柔性指标，现在已经成为ic设计中的一个关键考虑因素。过热带来的不利影响不容忽视:

性能下降：温度过高会导致芯片性能下降，甚至出现卡死、蓝屏等故障。
可靠性降低：高温会加速电子元件的老化，缩短设备的使用寿命。
安全隐患：极端情况下，过热可引起火灾等安全事故。
能源浪费：过多的电力消耗不仅增加了运营成本，而且加剧了能源问题。

不难看出，如果不能及时有效地排出热量，过高的温度不仅会影响芯片的性能和稳定性，还会威胁到整个电子系统的可靠性，缩短其使用寿命。

尤其在摩尔定律的持续推动下，5G、AI、汽车电子等新兴市场的计算能力需求不断增加，芯片集成度和功耗不断提高，

面对日益严峻的散热挑战，以及如何在保证芯片性能的前提下，有效解决散热问题，提高芯片的计算率、性能和集成度，成为业界关注的焦点。

芯片越来越“热”，如何“降温”？

目前，行业内最流行的排热解决方案是利用风冷、液体冷却技术，以及散热材料的使用与创新。

就散热材料而言，目前行业主要采用热界面材料。（TIM）、主要采用金属和陶瓷基导热材料。

热界面材料（TIM）：由于设备制造公差和表面粗糙度的出现，设备之间通常会有细小的间隙。这些间隙含有气体，而空气是热导体，常温下传热系数仅为0.026W/(m·K)，这就导致了较大的接触热阻。所以，导热界面材料（TIM）用来填补这些空隙，排出气体，提供更好的热传导路径，降低界面热阻，从而提高散热效率。

热界面材料（TIM）它是用来应用于散热器件和发热器件之间的材料的总称，以减少它们之间的热阻接触。

AI智能终端中高功耗芯片TIM排热路径示意图

例如，AI智能终端中的高功耗芯片通常通过倒扣焊接工艺排出热量，芯片热量沿着“芯片”－TIM－封装－TIM－散热器的“路径传导到外面。

陶瓷基金属和导热材料：金属导热材料(如铜、铝等。)具有优异的传热性能，常用于极端环境下的芯片散热。金属传热系数高，能快速将热量从发热原传递出去，适用于高热通量应用领域。同时，金属材料具有较高的机械强度和耐热冲击性，广泛应用于需要在恶劣环境下持续高效散热的AI芯片中。

瓷器导热材料(如氮化铝和氮化硅)不仅具有良好的传热性能，而且具有绝缘性能，是许多AI芯片封装和大功率应用的理想选择。陶瓷材料的传热性能介于金属和传统聚合物材料之间，其热稳定性使其能够在高温或腐蚀环境下使用。例如，氮化铝的导热系数高达170-180 W/(m·K)，在极端环境下广泛应用于AI芯片封装。

散热技术包括风冷、液冷、热管、VC均热板、散热器等多种方案。

风冷：目前，风冷是芯片散热最广泛的方式。风冷散热是将冷空气吹入散热器或直接吹入芯片表面，然后将芯片产生的热量转移到空气中。

风冷散热的优点是系统设计简单，成本低，安装方便，应用广泛。它还可以与热管/3DVC/冷管结合使用。但由于空气导热率低，风冷散热效率受限，在高负荷、密集计算的AI芯片中效果有限。

伴随着芯片功率的不断提高，超过300W后，使用传统的散热器散热，效果已不明显。在AI时代，液冷散热技术被称为理想的散热方案。

液冷：液体冷却技术利用液体(如水或冷冻液)作为传热介质，利用其高导热性和高传热性，快速带走芯片产生的热量。液体冷却系统通常由冷冻液管、冷板或散热器、泵和散热器组成。冷冻液吸收热量后，送到散热器，然后通过空气或水冷排出热量。

与风冷相比，液体冷却具有更好的散热效率，因此常用于数据中心和HPC，比风冷更适合支持大功率AI芯片的持续工作。但液体冷却系统复杂且成本高，对安装和维护要求高，占用物理空间大。此外，如果系统泄漏，设备可能会损坏。

根据TrendForce的调查数据，英伟达Blackwell新平台预定第四季度出货，从今年10%到2025年，帮助液冷散热方案渗透率明显增加，突破20%。随着全球ESG意识的提高，加上CSP的加速，AI服务器的建设将有助于推动散热方案由风冷转为液冷。

热管：热管技术通过改变原理高效导热。热管内部包括导热液体，液体吸收热量，在热源附近挥发成气体。气体沿热管移动到冷端，释放热量，凝结成液体，然后通过毛细或重力回到热原端循环。这种循环促使热管快速传递热量。

热管道工作原理

热管导热效率高，体积小，重量轻，适用于空间有限的设备。但热管的导热效率虽然高，但其散热能力受热管数量和设计的限制，主要用于功耗中等或空间有限的场景，很难在极高功率芯片中单独使用。

VC均热板：基于热管结构，二维均温技术(VC均热板)、三维综合均温技术(3D) VC均热板逐渐开发出来。均热板的原理和热管差不多，就是让冷冻液吸收热源的能量，然后挥发(吸热)、冷凝(放热)的相变过程，将热量分散到外部。

均热板可以设计成随机形状，以适应不同的热原布局。它可以通过二维甚至三维的方式帮助设备排出热量。接触面积更大，排出热量更均匀。与热管相比，传热效率提高了20%-30%。同时，其紧凑的设计更有利于安装在微型设备上。

对比热管和均热板的原理结构(来源：JONES）

VC均热板的局限性在于其制造成本相对较高，尤其是复杂三维结构的设计和制造。此外，在极高的功率密度下，均热板的散热能力可能仍然有限，很难独立应对一些高热负荷场景，通常需要与其他散热技术结合使用。

散热器：散热器在芯片设计和电子设备制造中起着至关重要的作用。散热器的主要作用是通过高效的热传导和辐射，快速向周围环境散发芯片运行过程中产生的热量，从而防止芯片过热，保证系统的稳定性和性能。

散热器通过与芯片紧密接触，将芯片产生的热量传递给芯片本身。大多数散热器都是由导热性高的金属材料制成的，如铝或铜。这些材料具有优异的导热性能，可以快速吸收芯片的热量。为了增加散热面积，散热器通常设计多片鳍片（fins），这种鳍片大大增加了散热器的表面积，从而提高了与周围空气的接触面和散热效率。

散热器利用空气流通来散发热量。自然对流和强制对流是两种主要的散热方式。在一些高性能应用中，散热器必须与热界面材料一起使用（TIM）结合使用，确保热量能更快地传递到散热器上。

为了满足不同应用的需要，散热器的设计也在不断演变和创新。近年来，液体冷却散热器和均热片技术在高端领域得到了广泛的应用。液体冷却散热器可以通过液体冷却液循环更高效地带走热量，适用于散热性能极高的场景。作为散热器的辅助部件，均热片可以将热量均匀分布到整个散热器表面，从而进一步提高散热效率。

总的来说，传统的风冷和液冷散热已经逐渐不能满足当前高性能芯片的散热需求。因此，优化和研究芯片散热技术，创新和调整当前的散热方法，对于保证电子芯片的稳定运行尤为重要。

推动新高效电子芯片散热技术在新发展时期的发展刻不容缓。

芯片冷却、创新技术兴起

除上述芯片冷却、散热技术外，行业正在积极探索新技术，并取得了许多进展。

创新型芯片冷却器-环路热管 (LHP)

最近，据国外媒体报道，研究人员从大自然中获得灵感，制造创新的芯片冷却器，将来可能会应用于人工智能数据中心。

环路热管 (LHP) 仿生陶瓷芯的灵感来源于叶孔。

在这些有前途的解决方案中，研究人员正在研究仿生学——从大自然中汲取灵感——寻找创新技术，这些技术最终可能会彻底改变人工智能数据中心。

由中国科技大学叶宏教授领导的研究小组开发了一个环路热管热管的研究小组 (LHP) 突破性仿生陶瓷芯受叶孔自然蒸发过程的启发。他们的研究发表在Langmuir上，解决了传统LHP的一个关键限制。即使使用孔径均匀的芯，由于蒸汽堵塞和热阻增加，高热通量下的效率也会降低。

通过克服这些挑战，新开发的仿生灯芯具有非对称孔隙结构，改善了热传递，为大功率芯片冷却提供了更有效的解决方案。

这种设计模仿了叶片的孔隙，指状孔隙充当蒸汽通道，大大降低了蒸汽传输阻力，提高了散热性能。该结构可以实现更高的临界热通量，从而更好地管理高功率芯片的冷却。这种灯芯采用瓷器代替金属，同时也提高了耐腐蚀性和热稳定性，这对先进电子产品的长期性能至关重要。

生产工艺采用相转换流延成型技术，一般用于生产多孔陶瓷膜。这种创新方法不仅可以一步一步建立所需的多尺度孔结构，还可以保证产品的顺利输出。

LHP系统中仿生芯的初步检测已经取得了良好的效果。仿生芯可以通过优化毛细力和流动阻力之间的平衡，有效地运输工作流体，提高系统的热性能。这种进步可能会扩展到航天工程、微电子和能源领域，而不是计算硬件。

这种开创性的方法可以重新定义数据中心为人工智能增加动力的热管理模式，为受大自然启发的更高效、更可持续的解决方案铺平道路。研究人员希望这些仿生结构的可持续开发和改造也有助于克服当前的考验，满足下一代电子产品的需求。

无水二相液冷技术直接作用于芯片。

ZutaCore开发了一种直接作用于芯片的无水二相液体冷却技术，以应对这些挑战。——HyperCool，而且这项技术已经被证明能够冷却超过1500W功率的处理器，目前每台机架的有效冷却能力为100KW。

CEOErezzutaCore公司 Freibach指出：“芯片液体冷却技术无水、直接作用，满足了新一代GPU的特定冷却需求，该技术特别适用于1500W大功率GPU，同时将机架处理密度提高300%。这项技术不仅避免了水冷系统可能出现的水泄漏风险和昂贵的维护成本，而且可以轻松提高其冷却能力，无需升级当前的电力、制冷系统等基础设施，促进人工智能（AI）以及高性能计算（HPC）未来的发展具有革命性意义。

在低压环境下，ZutaCore的HyperCool系统采用了革命性的闭环设计，能有效地排出Cpu产生的热量。该系统不仅适用于新建数据中心，也适用于当前数据中心的更新改造。它可以提高十倍的计算性能，降低50%的成本，实现100%的热量回收，减少二氧化碳的排放，为数据中心的绿色可持续运行提供了可能。

目前，许多知名服务器制造商的产品已经获得了与HyperCool系统的兼容性认证，包括戴尔技术、华硕、和硕和超微，这表明支持HyperCool服务器的生态系统正在逐步形成。

台积电新专利：处理半导体管芯热管理难题

在当前全球半导体行业竞争和技术变革的浪潮中，台积电再次引领时尚，最近申请了一项名为“半导体设备及其形成方法”的新专利。该专利的主要创新是对半导体管芯热管理的深入考虑，这意味着半导体封装技术的进一步完善。这无疑向我们展示了台积电在追求更高效的设备和处理行业痛点方面的坚定决心。

台积电的半导体封装件按专利摘要使用热模块技术先进。其核心设计是通过热管将设置在衬底上的IC管芯连接到上下板之间的热模块。这种结构设计不仅改善了热排放路径，还能有效从上下板散发热量，促使半导体设备在高负荷的前提下保持低温运行。此外，专利中提到的一种液体冷却板的使用，为应对高功率密度设备带来了更高效的散热方案。

台积电此时推出这项专利，不仅是一个技术突破，也是一个市场战略布局。众所周知，半导体行业面临着前所未有的竞争，尤其是在AI。、在大数据、5G等前沿技术的推动下，对高性能芯片的需求日益增加。能够在热管理方面取得突破，无疑会为台积电在未来的市场竞争中赢得更多的优势。

这项专利的推出也可以看作是对竞争对手的间接压力。在当今的市场环境下，技术壁垒的建立非常重要。台积电通过不断创新，努力在热管理这一关键领域占据制高点。业内人士普遍认为，这项技术的成功实施可能会加快其他厂商的R&D步伐，进一步推动整个行业的技术进步。

华为与厦门大学合作创新，金刚石热管理技术

厦门大学与华为合作，在这一领域取得了重要进展，开发了基于金刚石的创新热管理技术。通过异质集成，该技术将金刚石直接集成到芯片和玻璃中，从而提高了显著的散热性能。这项研究不仅展示了金刚石作为热传播器的巨大潜力，也为未来高性能电子封装的散热技术提供了新的解决方案。

由于金刚石各向异性热导率极高(约15000 W/m·K）成为理想的热扩散材料。在过去的几十年里，科学家们试图在电子设备的散热管理中使用金刚石。例如，通过化学气相沉积（CVD）多晶金刚石直接生长在半导体上，或在高温高压条件下将金刚石与半导体直接结合。虽然这些方法表现出一定的效果，但它们在现代芯片封装中的广泛应用受到限制，因为工艺温度过高(一般超过400℃)或引入较大的热阻。

为了克服这一挑战，厦门大学和华为提出了一种低温结合技术，将金刚石与硅芯片结合，通过纳米层Cu/Au再结晶集成到玻璃中，形成“金刚石-芯片-玻璃”异质集成封装。这种新型包装结构在保证高性能散热的同时，显著降低了界面热阻，提高了包装的散热效率。

研究小组还将金刚石集成封装的散热性能与现有先进的散热技术进行了比较。资料表明，金刚石集成封装的散热性能优于多种现有技术。例如，在高热通量条件下，纳米银锻烧技术的温度降低为14.1℃，而AuSn焊接工艺的温度降低仅为5.2℃。相比之下，在相同条件下，金刚石集成封装可以降低更多的温度，显示出更好的散热性能。

与未集成的金刚石封装相比，在多个高热通加热环境下，芯片的最高温度降低了24.1℃左右，热阻降低了28.5%。结果表明，金刚石的加入大大提高了封装的散热性能。

该技术为现代电子设备的热管理提供了全新的解决方案，尤其是在大功率、高性能芯片封装领域。未来，该技术有望进一步扩展到热电设备、微通道冷却器和蒸汽腔冷却器等其他高效冷却设备的集成。

总之，这项研究不仅促进了金刚石在热管理中的应用，也为未来高性能电子设备的散热设计提供了重要的技术支持。通过在实际芯片封装中应用这种低温结合技术，为解决异质一体化系统的热管理问题迈出了重要一步。

全球首款1mm主动排热“芯”突破xMEMS

2024年8月, xMEMS Lab公开了名字“Lab”Fan-on-Chip“高性能冷却技术，发布了行业变革的最新创新：xMEMS XMC-2400 µCooling芯片，第一款全硅微型气冷主动排热芯片，以1mm厚度完成了前所未有的主动排热“芯”突破，专为超便携设备和下一代人工智能而设计。（AI）解决方案设计。

在XMC-2400出现之前，还没有主动冷却解决方案。这项技术可能会给未来的超小型设备带来巨大的变化，如智能手机和平板电脑。

XMC-9.26的尺寸只有2400。 x 7.6 x 重量不足150mg的1.08mm，比非硅基主动冷却替代方案小96%、轻96&。与传统的冷却解决方案相比，XMC-2400 µ在极其紧凑的设计下，Cooling芯片完成了高效的冷却，能有效地解决超小型设备的发热问题。

在1000Pa的背压下，单个XMC-2400芯片每秒可移动39立方厘米的空气。这种全硅解决方案提供了半导体稳定性、组件一致性、高鲁棒性、高抗撞性和IP58防尘防水等级。

据报道，xMEMS计划在2025年第一季度向客户提供XMC-2400样品，预计2026年将用于实际设备。

普渡大学魏体伟：芯片级“二相冲击射流冷却”技术，将散热效率提高百倍

普渡大学机械工程系魏体伟教授领导的研究小组将开发一个创新的“芯片级直接二相冲击射流冷却”方案，可以大大提高数据中心的整体热性能，降低泵系统的流体输送功率，为数据中心的热排放提供新的策略。

如何降低热阻是目前行业内芯片散热技术领域最具挑战性的核心问题。

当前，传统芯片散热技术的热阻最低可达0.3K采用二相射流冲击冷却技术的芯片散热热阻值可降至0.00355。 K/W，降低了2个量级。与传统的散热技术相比，这种冷却效果可以将芯片温度降低到非常低的水平，散热效率提高了50到100倍。

直接冷却芯片级二相冲击射流技术原理示意(来源：魏体伟)

在技术原理上，“二相冲击射流冷却”技术是将充满液体的微通道直接构建在微芯片封装中。当芯片产生热量时，液体被加热到沸腾，产生的蒸汽带走热量，然后蒸汽凝结并重新循环，冷却过程重新开始。

魏体伟说:“我们开发的散热技术不仅仅是一个简单的孔，还包括多层微纳加工的细微结构设计，形成了一个非常复杂的多层汽液输送分布系统。这种设计不仅可以高效地排出热量，还可以降低液体流动阻力。事实上，这是一个非常复杂的多学科交叉工程，涉及芯片、电力、热量和机械结构的协同设计。”

一般而言，CPU 封装表面采用金属材料制成的盖板（Lid），将热界面材料涂在盖板上，然后与散热器连接。热界面材料也添加到金属盖板和芯片之间。但由于多层热界面材料与复杂的热界面接触，芯片整体热阻较高，散热性能无法满足未来高功率密度数据中心的散热需求。

「离芯片越近的液体冷却方案，芯片结温到液体的整体热阻就会降低，散热效率也会提高。”魏体伟指出，“我们的散热方案直接跳过了两层热界面材料，显示了所有的芯片背面，使液体射流直接影响到芯片背面，真正实现了芯片级的封装冷却和排热。与此同时，通过平台流阻设计的优化，还可以降低散热系统的能耗。也就是说，我们让冷却液直接从芯片封装的内部流动来排出热量。”

此外，该研究项目的独特之处在于跨尺度和多层次排热的提高，不仅要注意半导体微芯片和芯片封装的散热设计，还要考虑排热部件、机架和系统，以及数据中心本身的布局。从微观到宏观，所有这些方面都需要紧密相连，才能实现快速冷却和节能。

魏体伟强调，除了“芯片级二相冲击射流冷却”技术外，我们还在同步开发多种芯片散热技术。在这些材料中，我们正在开发各种热界面材料，热导率极高。简而言之，就是将我们开发的新型热界面材料集成到芯片表面的封装金属盖板上，通过与高效的液体冷却板的融合，也能达到更好的散热性能。该设计可以消除冷却液接触芯片硅背面带来的可靠性风险。”

同时，魏体伟的团队目前仍然与英特尔在一起，Meta 等待公司进行谈判，讨论和探索一种更加灵活、可拆卸的封装级液体排热集成方案。

芯片自适应微流排热新进展

微流排热是一种新型高效的排热方式，将冷却工质引入微纳尺度通道，通过强制对流换热快速转移芯片热量。为了满足可靠性的需要，稳定的散热功率阀值通常根据芯片的极高功耗来计算。但极端功耗工况运行时间不到10%，会导致排热资源闲置浪费。

所以，根据高功率芯片的功耗特性，设计一种自适应性调节散热阀值的方法，对提高系统能效具有重要意义。

中国科学院微电子研究所焦斌斌研究员团队于今年4月在芯片自适应微流排热方面取得了最新进展。

本研究提出了一种替代传统稳定阀值散热方法的自适应动态阀值散热方法。如果芯片工作处于极高的功耗状态，则采用仿生出汗行为，通过牺牲冷却工质来提供额外的散热能力。采用这种方法制备的硅基微流冷却板，可以通过微通道强制对流实现固定阀值和自适应挥发动态阀值，通过记忆合金温敏阀体结构控制挥发区内“毛孔”的开闭，调节工质的“挥发性汗水”，实现散热功率阀值的动态调节。

示意图通过仿生汗孔冷却出汗。

与传统的微流散热结构相比，这种冷板不仅可以满足极高的功耗排热需求，还可以有效降低常规功耗下的排热能耗，自适应调控过程所需的所有能量都来源于芯片本身的产热，不需要消耗额外的能量。试验表明，在芯片极端功耗的情况下，自适应挥发可以提高80%的散热能力，使结温降低22.3℃。在额定工作温度下，芯片的功率密度可以通过进一步优化挥发区亲水性调节、出液控制和改变状态调节等工作来提高208W/cm2。

这项研究的结果是“n adaptive thermal management method via bionic sweat pores on electronic devices "问题已经出现了《Applied Thermal Engineering》。

改变冷却技术，不断创新

随着芯片功率密度的不断提高，面对这些复杂的热业务需求，传统的散热方法(如风冷、液冷)显得无能为力。由于其高效的热管理能力，改变冷却技术逐渐成为一种有前途的散热解决方案。

改变冷却技术特别适用于高功率芯片的散热管理，特别是在高功率密度、高排热要求的应用中，已经在多个大功率芯片的散热前沿领域得到了验证。

例如，三星电子在高性能芯片散热设计中使用了石蜡相变材料。石蜡作为典型的有机相变材料，具有较低的溶点和较高的潜热特性，进而在40-60°C的温度范围可以有效吸收热量。在实际应用中，三星电子通过优化芯片封装结构，将石蜡材料直接集成到芯片封装中，使其与芯片的热源紧密接触。

不同相变材料的温度区间

这种封装方案不仅利用了石蜡材料的高潜热特性，而且通过精密的封装工艺，保证热量能够高效传递到相变材料中，从而在芯片高负荷工作时保持温度稳定。研究发现，这种设计使芯片的峰值温度降低了15%左右，显著提高了芯片的热稳定性和工作寿命。

微通道改变制冷系统：麻省理工学院纳米粒增强PCM：麻省理工学院（MIT）研究小组开发了一种先进的制冷系统，结合微通道和纳米粒子来增强相变材料，以满足高功率密度芯片的散热要求。在该系统中，研究人员为了显著提高相变材料的导热性，在相变材料中加入了铜或铝纳米颗粒等高导热性金属纳米颗粒。通过这种方法，纳米颗粒不仅提高了相变材料的整体热传导性，而且加速了相变过程，使得散热性能更加明显。

此外，研究小组还设计了微通道结构，促进了相变材料在微通道中的高速流动，进一步加速了热传导和传播。这种设计促使芯片在大功率运行的情况下，温度保持在较低的水平，大大降低了热积累。实验数据显示，该系统可以在处理每平方厘米200W的功率密度时，将芯片温度降低200W°超过c，远远超过传统的散热方法。

循环冷却系统及长期稳定性：东京大学PCM高导热金属：日本东京大学的研究人员开发了一种需要长期稳定运行的大功率设备，如数据中心和超级计算机等。该系统采用银合金或φ合金等新型高导热金属相变材料，不仅具有高潜热，而且具有优异的导热性能和稳定的相变温度。

制冷系统的核心在于相变材料的循环利用:当相变材料吸收热量并发生变化时，通过液冷系统将其从热原区域移出，然后通过冷却器再次固化，再次回到热原区域进行排热。通过精确控制相变材料的流动和相变过程，完成了芯片温度的长期稳定控制。长时间的测试表明，该系统在一年的持续运行中，芯片温度波动保持在一年内。±2°在C范围内，并且相变材料没有出现明显的性能下降。这一高效稳定的散热方案，已经在日本多个超级计算机项目中得到了应用和验证。

总的来说，在大功率芯片散热中改变冷却技术的应用，在高效热管理、被动冷却和能效、设计灵活性和空间利用等诸多方面表现出独特的优势。

随着冷却技术的成熟，标准化和模块化将推动其广泛应用于数据中心、5G基站、消费电子产品等各个行业。各行业的标准化推广也有助于改变冷却技术的普及和降低成本。

尽管面临挑战，但这项技术必将通过不断的技术创新和研究进步，在更高级的应用中展现出强大的潜力和价值。伴随着科学技术的不断发展，冷却技术的变化将成为未来电子产品热管理的重要组成部分，为实现更高效、更可靠的电子产品提供坚实的技术保障。

海力士：SK：HBM MR-热控技术MUF

如今，为了满足人工智能时代的高需求，领先的存储商品正在迅速发展。然而，这些进步也带来了一个考验，可能会阻碍下一代产品的发展——热量过高。

为了解决这个问题，SK海力士取得了前所未有的突破，开发了一种名为批量回流模制底部添加剂（MR-MUF, Mass Reflow-Molded Underfill）新的创新封装技术，能有效提高芯片散热性能。自2019年至今，MR-在SK海力士开创性商品HBM2中应用MUF技术，使公司在市场竞争中脱颖而出。

SK海力士作为唯一一家选择MR-MUF技术的公司，其应用该技术的HBM产品散热性能得到了客户的一致好评，无疑成为了HBM市场的领导者。

SK海力士的HBM商品在第二代HBM商品HBM2之前，一直采用行业标准压合非导电膜。（TC-NCF，Thermal Compression Non-Conductive Film）技术。但是，随着HBM产品的发展，需要更薄的芯片来容纳更多的芯片层，因此相应的封装技术需要控制更多的热量和压力。

在第三代HBM产品-HBM2E的研发中，SK海力士将传热控制作为优化的主要焦点。2019年，新的封装技术MR推出-MUF，从而彻底改变了HBM市场的未来。

TC-MR-MUF技术与NCF技术的结构差异

MR-与堆叠芯片后添加薄膜材料的TC-NCF技术相比，MUF技术可以同时加热和连接HBM产品中的所有垂直堆叠芯片。另外，与TC-NCF技术相比，MR-MUF技术可以将有效散热的热虚设沉孔数量增加四倍。

MR-MUF技术的另一个重要特点是采用了一种叫做环氧树脂模塑料塑料（EMC, Epoxy Molding Compound）用于添加芯片间隙的保护材料。EMC是一种具有优异反射性、电绝缘性和耐热性的热固性聚合物，能满足高环境可靠性和芯片翘曲控制的需要。HBM2E的散热性能比上一代HBM2提高了36%，因为它采用了MR-MUF技术。

此后，MR-MUF技术不断升级迭代，引进了行业内首创的芯片控制技术（Chip Control Technology）以及提高散热性能的新型保护材料。与原始MR-MUF技术中的EMC相比，SK海力士再次实现了材料创新，因为它在先进MR-MUF技术中使用的新型EMC使散热性能提高了1.6倍。