“HBM之父”点名的下一个增长引擎是啥？[白钟珉的冲击波]

by Paek Jongmin

Published 11 Sep.2025 11:21(KST)

Updated 17 Sep.2025 07:30(KST)

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KAIST金正浩教授研究室，充满活力引领HBM未来
通过讨论交流与企业合作培养实战型工程师
描绘HBM未来蓝图
“继HBM之后HBF将崛起”

记者于本月8日走访了位于大田韩国科学技术院（KAIST）的“Terra Lab”——这是电气·电子工程学部教授 Kim Jungho 的研究室。此行是为了弄清：在半导体中一直被当作“廉价货”的存储器半导体，究竟是如何摇身一变，成为堪比黄金价格的高带宽存储器（HBM）。

这一研究室正是引领开启韩国半导体产业新篇章的 HBM 发展的核心基地。三星电子、SK海力士、英伟达等半导体企业为之震动的 HBM，就是在这里开始进入系统性研究阶段的。如今，HBM 已经成为象征韩国半导体产业的关键词，深深印刻在国民心中。

Kaist教授Kim Jungho正在介绍张贴在实验室门前、象征与多家企业合作的铭牌。Baek Jongmin科技专栏作家供图

研究室入口处，写有与三星、英特尔、Naver 等大型企业开展合作研究的牌匾映入眼帘。由此可以理解 Kim 教授为何将与企业协作视为“理所当然”——这意味着他乐于在真实产业现场推动变革。

Terra Lab 由 Kim Jungho 教授在2000年代初创立，以存储器与封装研究为中心，逐步成长为世界级研究据点，其核心正是 HBM。Terra Lab 因为将 HBM 从“概念”拉入“现实”的研究成果而声名鹊起，这也是 Kim 教授被称为“HBM 之父”的原因。Kim 教授和研究团队并未止步于实验室，而是走向企业一线。从2010年代初期开始，他们直接参与与三星电子、SK海力士共同推进的 HBM 商用化研究，搭建起产业现场与学界之间的连接纽带。研究室积累的封装仿真技术以及电源与信号完整性分析方法，成为全球首款 HBM 产品开发的基础。

推开研究室的门，学生们各自在座位上埋头进行研究。随后，他们又分成小组展开讨论，并与指导教授 Kim Jungho 一起，就研究方向和论文选题自由交流。原以为“半导体研究所”会非常刻板的先入之见被彻底打破——这里是一个开放的研究室。

刚从三星电子研究所完成协作项目回来的学生表示：“感觉我们研究室在协作、自由讨论和资料共享方面做得更多。”他强调了团队之间的紧密纽带。这些学生是朝着同一方向汇聚而来的“战士”——目标是推动 HBM 的发展。虽然竞争激烈，但他们同时共享资料和创意，以提升整体成果，这种氛围超越了研究室本身，也为韩国半导体产业的未来树立了良好典范。

今年6月，Terra Lab 公布了从2025年延续至2040年的 HBM 路线图。以一个大学研究室之名发布，却具有相当重要的意义。这份路线图是涵盖从 HBM4 到 HBM8、跨度15年的技术发展方向的“蓝图”。

Kim 教授预判：“在 HBM4 阶段，部分图形处理器（GPU）功能将被整合进基底芯片（Base Die），并与低功耗 DDR 内存（LPDDR）协同使用，以缓解数据瓶颈。”在 HBM5 阶段，构成 HBM 的各个动态随机存取存储器（DRAM）之间的硅通孔（TSV）数量将增加到4000个以上，同时内置静态随机存取存储器（SRAM）缓存，并正式引入将封装浸入冷却液中的浸没式冷却技术。在 HBM6 阶段，将如同“双子大楼”般在基底芯片上布置多个 HBM 堆叠，并采用玻璃与硅相结合的混合中介层（Hybrid Interposer）。真正的巨大变化从此开始：HBM7 将导入嵌入式冷却技术，使冷却液直接在各存储芯片（Memory Die）之间流动。

从这一阶段起，基于闪存（NAND）的高带宽闪存——即 HBF（High Bandwidth Flash）的全新概念登场。最后，在 HBM8 阶段，HBM 将以在 GPU 上下两侧同时布置的全三维（Full 3D）结构演进，其带宽预计将达到每秒64太字节。Kim 教授表示：“未来决定人工智能（AI）性能的，不是 GPU 本身，而是 HBM 的带宽和连接数量。”为将这份蓝图变成现实构建理论基础，正是 Kim 教授团队的使命。

在此次采访中，Kim 教授格外强调了高带宽闪存（HBF）。他解释称：“HBM 负责速度，而 HBF 将负责容量。”其构想是将闪存堆叠数百层，并重新构建为类似 HBM 的高带宽结构。预计在今后10年内，HBF 有望成长为存储器市场的另一大支柱。既然出自“HBM 之父”之口，自然不容轻易忽视。Kim 教授还透露，已有海外企业提出希望共同开展相关研究的请求。

在 HBM 开发初期，外界曾质疑“谁会使用如此昂贵又复杂的存储器”，但 Kim 教授团队基于学术好奇心坚持推进研究，其成果随着 ChatGPT 的出现而迎来爆发。由 SK海力士、三星电子开发的 HBM 产品中，凝聚了 Kim 教授的研究成果。研究室产出的成果被提交至 ISSCC、VLSI 等国际学术会议，并为 HBM 标准化进程提供了重要创意。

Terra Lab 的研究成果以数十篇论文的形式发表在 ISSCC、VLSI、ECTC 等世界最高权威学术会议上。在 IEEE 期刊上，他们留下了被引用数百次的封装及存储器接口相关论文。研究室提出的“基于混合键合的 TSV 结构”后来被直接应用于 HBM3E 及下一代 HBM 设计之中。

KAIST教授Kim Jeongho正在与学生讨论HBM研究方向。Teralab提供

Terra Lab 的强项不止 HBM。研究室在2.5D 与 3D 封装技术方面同样处于世界领先地位。他们提出的微通道冷却设计和中介层电源优化分析方法，已经成为全球企业在设计下一代 GPU 和 AI 芯片时参考的基础模型。Kim 教授还代表韩国参与了国际半导体技术路线图（ITRS）以及 IEEE《异构集成路线图》（HIR）的制定，将 Terra Lab 的研究成果进一步扩展到全球标准化讨论之中。

这些研究成果同样体现在人才培养上。迄今为止，已有200多人在 Terra Lab 完成硕士或博士学位，其中相当一部分在三星电子、SK海力士、英伟达、谷歌、苹果等全球半导体企业担任核心技术人才。许多大型信息技术企业（Big Tech）都十分看重这些学生在半导体领域积累的跨学科研究经验。除主要半导体企业外，学生还进入了 Meta、特斯拉、Grok 等公司。Kim 教授表示：“最近苹果也在积极争取我们研究室的学生。”

Terra Lab 的运营方式也并不传统。Kim 教授直言：“只靠短期政府课题，是不可能做出真正‘爆款’成果的。”他认为，以政府课题为中心的研究支持反而会束缚创造力。相反，研究室通过企业研究项目来筹措运营资金，而硕士与博士研究生的学位研究则全部聚焦于 HBM。在 Kim 教授办公室前，可以看到与其共同承担课题的众多企业的标志，甚至包括现代汽车。即通过企业课题筹集资金，而学位研究则专注于特定的长期主题。在这一过程中，学生熟悉企业研发一线，成长为可以“即插即用”的人才。

在对待研究成果的态度上，Kim 教授也选择了另一条路。他表示：“HBM 之所以能够取得成功，正是因为我们没有过度执着于专利。”“一旦把申请专利当成目的，技术就会被束缚。相反，让更多人可以自由使用和发展这些创意才更重要。”2010年之后主导半导体微缩工艺的鳍式场效应晶体管（FinFET）技术的创始人——加州大学伯克利分校教授 Chenming Hu，也正是基于类似的理由，没有为该技术申请专利。