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理解半导体中的混合键合
混合键合正成为一种关键的半导体封装技术，它利用嵌入的金属（铜）和氧化层，将两片晶圆或芯片与晶圆连接成一个功能单元。与传统的凸块连接方式不同，该方法可缩短信号传输距离，降低电阻，并使芯片变得更薄。
混合键合具有多项优势，包括提升功耗效率和信号完整性、更高的芯片密度与堆叠能力，以及在高带宽内存（HBM）和3D NAND应用中增强的可扩展性。随着制造商不断追求更多层数和更紧密的芯片集成，混合键合对下一代半导体技术正变得日益重要。
SK海力士加速推进300层V10 NAND的混合键合技术
SK海力士正快速推进其第十代（V10）NAND在300层节点上的混合键合技术应用。据TrendForce透露，该公司计划于2026年完成试产线开发，并于2027年开始全面量产。
V10设备首次在SK海力士的NAND闪存中引入了混合键合技术，将外围电路与存储层分离，从而实现更安全、更高效的生产。此前，在V9（321层）及以下产品中，SK海力士需在同一晶圆上制造这两个组件，导致外围电路面临更高风险。而混合键合技术可使晶圆分别制造，有望缩短生产周期。所需的混合键合设备主要由奥地利的EVG和日本的Tokyo电子公司提供。
在300层堆叠的混合键合技术上，SK海力士已领先于预期的行业采用曲线，反映出来自三星电子、铠侠以及中国长江存储等竞争对手的激烈竞争压力。混合键合技术并不仅限于SK海力士，多家全球厂商正积极向下一代芯片封装技术迈进。
从焊球到直接铜-铜互连的过渡
如相关资料所述，SK海力士等公司正在为其300层V10 NAND加速推进混合键合技术。
减小厚度：通过减薄晶圆（步骤一）并省去层间笨重的焊料“凸块”，制造商可以在不使芯片过高的情况下堆叠更多层（例如300层以上），从而适应移动设备或服务器的需求。
热传导与电效率：在键合阶段（第三步）所示的直接铜焊盘，相比传统微凸块具有更高的热导率和更低的电阻。
量产准备：在整个工艺过程中使用“玻璃载板”和“载板基底”，凸显了处理超薄晶圆而不致其破裂的专用设备，这也是2027年量产目标面临的主要挑战。
混合键合正成为全球高层NAND、HBM及其他先进半导体的事实上标准，其采用速度正在加快。
韩国晶圆设备制造商加速布局
韩国不仅在生产NAND，还正在发展混合键合设备生态系统。Genesem主导一项由政府支持的项目，致力于开发高精度混合键合设备，目标是±100纳米的键合精度、每小时2000片的产能，并达到ISO3级洁净度标准。Justem专注于HBM混合键合堆叠设备，相关项目将持续至2029年。Bestbon是一家初创企业，专注于为科研机构和大学提供混合键合解决方案，目前正开展原型开发。韩华半导体（Hanwha Semitech）正与SK海力士合作研发混合键合设备，计划于2027年推出适用于HBM4的混合键合设备，并于2028年实现系统级芯片（SoC）的商业化应用。这些举措表明，不仅是芯片制造商，设备供应商也正推动更广泛的产业布局，以在混合键合生态系统中抢占早期优势。
技术洞察：为何混合键合至关重要
混合键合通过嵌入金属和氧化物层，实现晶圆间的直接连接，从而降低电阻和信号延迟。这使得芯片可以更薄，支持多层堆叠，这对HBM和先进DRAM尤为重要。该技术可支持更高的输入/输出接口数量，满足复杂的高速计算应用需求，并通过分离周边与单元晶圆来提高生产效率，减少缺陷。这些技术优势直接转化为更快、更节能的存储器和逻辑芯片，推动人工智能、高性能计算以及企业级固态硬盘市场的增长。
开启300层时代：高密度存储的热处理技术
消除焊球：传统连接方式使用微凸点，那会增加高度。如图所示，混合连接可实现近乎平整的界面，这对于SK海力士在其V10 NAND中堆叠超过300层至关重要。
结构完整性：采用“聚合物”（绿色层）与“铜”（橙色层）相结合，提供机械支撑。退火工艺确保堆叠结构足够坚固，能够承受AI数据中心的高温环境。
精度与可扩展性：从“TCB前”（热压缩键合）到“退火后”的转变，展示了制造商如何实现高精度对准。这种精度将使HBM4和先进NAND的量产在2027年成为可能。
下一步行动策略咨询视点
从战略角度来看，混合键合市场既是技术变革的节点，也是竞争格局的转折点。能够率先获得精密键合设备和工艺专长的企业，将在下一代NAND和HBM生产中占据主导地位。韩国所体现的政府支持与本土设备研发，有望改变市场格局，使其不再依赖传统的欧洲和日本供应商。晶圆厂设备制造商与芯片厂商之间的合作，将是实现产能扩展和建立具有竞争力的成本结构的关键。将混合键合技术整合到存储器和逻辑器件中的企业，可打造差异化的产品组合，尤其在AI和HPC应用领域更具优势。混合键合不仅是一项生产优化，更是实现技术领先和市场份额增长的战略杠杆。
推动混合键合产业的领先企业
混合键合产业的主要参与者包括Xperi公司、IMEC、英特尔公司、法国原子能与替代能源研究中心（CEA-Leti）、三星电子、TSMC、Adeia公司、UMC、EV集团、应用材料公司等。这些企业正通过合作、伙伴关系以及新产品发布等策略，以维持并巩固其市场领先地位。
下一步行动：可操作的要点
密切关注SK海力士、三星和铠侠等关键企业，以跟踪混合键合技术的应用进展。
投资设备创新，专注于晶圆键合机在精度、吞吐量和洁净度方面的标准。
探索晶圆设备公司与芯片制造商之间的战略合作伙伴关系，以加快技术部署。
通过优化混合键合工艺，为企业级SSD、AI加速器和高性能计算应用做好HB和3D DRAM的扩展准备。
评估竞争地位，以比较国内外设备供应商在供应链韧性方面的优劣。
原文链接：
https://www.nextmsc.com/blogs/is-this-the-future-of-chip-packaging
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