互联的秘密——TSV

整个HBM显存体系最大的实践难点并不是内存控制体系的变动，而是互联问题的解决。堆叠之所以被称之为“堆叠”，就是因为其将若干片DRAM颗粒摞在一起放置的形式，这种堆叠方式不仅节约空间，而且能够带来更短的颗粒间距进而缩短信号传输路径及延迟，但这些颗粒不是光放在一起就能解决问题的，你还必须想办法把它们连起来才行。这个互联的过程成了困扰堆叠内存的最根本问题，直到TSV技术成熟的之后才得以解决。

意法半导体实现的TSV工艺

HBM显存所采用的TSV技术本质上就是在保证结构强度的前提下在芯片（硅）上直接垂直通孔，厂商会采用名为穿透硅的技术对DRAM颗粒的边缘或特定位置进行穿孔处理，然后以这些孔为通路进行布线并完成垂直互联。通孔过程看似简单，但技术层面的进展一直相当不顺利。无论存储还是逻辑芯片的结构及加工过程都相当复杂，这注定了芯片本身的脆弱性，想要在不影响芯片强度以及完整性的前提下在一块DRAM颗粒上打洞，而且是不止一个的孔洞，这件事儿的具体技术细节根本无需讨论，光是想想就已经很难了。这种垂直互联不仅距离更短而且延迟更低，这是HBM显存的一大优势。

复杂的垂直互联构成了堆叠内存的“楼梯”

在演化出了分别对应不同的通孔时机的via middle和via last这两大分支之后，TSV技术的发展已经日趋成熟，现代的穿透硅技术成功解决了稳定性及成本等问题。无论是先通孔的via middle还是最后通孔的via last，两种工艺都可以实现稳定的DRAM颗粒通孔及互联过程，并且能够集成到当前的300mm wafer加工工艺当中，这给堆叠内存的实现铺平了最后的道路。