混合键合技术成3D IC与HBM封装关键

混合键合机（hybrid bonder）作为实现3D IC与高带宽存储器（HBM）封装的核心设备之一，正受到业界广泛关注。该技术采用“无凸块”（Bumpless）互连方式，通过铜金属（Cu）与介电层材料（SiO₂）直接键合，实现纳米级精度的芯片连接。

据相关报道，混合键合技术取消了传统封装中的金属凸块结构，改为铜原子直接扩散形成接合。这种方式不仅降低了芯片堆叠厚度，还减少了电阻与热阻对性能的限制，从而在高速运算环境下提升效率。此外，接点间距可缩减至1微米以下，大幅提高了互连密度，同时降低了信号延迟与功耗，因此被广泛应用于高端逻辑芯片与AI运算架构。

混合键合技术目前主要分为两种制程模式：晶圆对晶圆（W2W）和晶粒对晶圆（D2W）。W2W适用于尺寸一致的芯片，如影像传感器（CIS）或部分3D NAND存储器，生产效率较高；D2W则能将不同类型芯片进行堆叠，例如逻辑芯片与HBM整合，并可在键合前剔除不良晶粒，提升整体良率。

为实现高密度互连，设备必须具备极高精度的对准能力，以确保芯片在键合过程中保持近乎零误差的位置精度。目前，全球混合键合设备市场主要由荷兰贝思半导体（Besi）与美国应用材料（Applied Materials）主导，后者提供包含介电层沉积、CMP制程及混合键合在内的整体解决方案。

随着AI芯片与高带宽存储器需求持续增长，亚洲企业也在加速布局相关技术。韩国乐金电子（LG Electronics）与韩华Semitech（Hanwha Semitech）等厂商已开始投入研发，试图在这一领域占据一席之地。