摘要：随着半导体工艺逼近物理极限，摩尔定律的“失效”已成行业共识。台积电（TSMC）和三星的3nm/2nm节点虽持续推进，但晶体管微缩带来的性能提升边际效应显著减弱，同时研发和制造成本飙升。据IEEE统计，5nm芯片的设计成本已超5.4亿美元，3nm工艺流片费用较7
随着半导体工艺逼近物理极限，摩尔定律的“失效”已成行业共识。台积电（TSMC）和三星的3nm/2nm节点虽持续推进，但晶体管微缩带来的性能提升边际效应显著减弱，同时研发和制造成本飙升。据IEEE统计，5nm芯片的设计成本已超5.4亿美元，3nm工艺流片费用较7nm增长近3倍。 当制程微缩难以为继，键合集成通过“横向扩展”与“垂直堆叠”重构芯片架构，成为后摩尔时代的技术支柱，其核心价值在于以封装创新弥补制程停滞。 作为国内领先的半导体键合集成技术企业，青禾晶元在2025 SEMICON同期举办的“领航键合未来，智创产业新局”线下技术革新分享会上，展示了其在高端键合装备领域的最新突破。
打破高端键合设备垄断半导体键合技术已是材料集成、芯片制造与封装过程中至关重要的核心环节，其精度和效率直接关系到最终芯片的性能表现。 然而，长期以来，高端键合设备市场一直被少数海外企业所垄断。以混合键合设备为例，根据Besi预测，中性假设下，2030年混合键合系统累计需求预计1400台左右。然而，全球混合键合设备市场目前还是由欧洲和日本公司主导，代表公司包括奥地利EVG、德国SUSS、荷兰Besi、日本TEL等，中国市场自给率很低，同时客户体验也不佳。 对此，在分享会上，青禾晶元创始人兼董事长母凤文博士表示：“高端键合设备长期被海外企业垄断，国产化进程面临技术封锁、成本高昂和交付迟缓等挑战。青禾晶元坚定选择自主创新，以核心技术突破行业壁垒，为中国半导体产业提供高效、可靠的键合解决方案。”图 | 青禾晶元创始人兼董事长母凤文博士；来源：与非网摄制
五年来，青禾晶元交出了令人瞩目的成绩单：攻克室温键合、3D异构集成等"卡脖子"工艺技术，打造四大核心装备，覆盖先进封装、晶圆级材料集成等前沿领域，2024全年订单超30台，积累订单金额超过3亿元，主要客户覆盖韦尔股份、华为、日本住友等。 母凤文强调，破局只是起点，真正的价值在于赋能行业，青禾晶元的核心竞争力来自三个关键维度： “首先，技术深度决定产业高度，青禾晶元拥有200余项授权专利，混合键合精度可以优于100nm，常温键合、热压键合等模块化设计能够满足多元化需求；其次，相较进口设备，青禾晶元产品具备显著的价格优势，同时交付周期缩短至6-8个月，并提供全天候响应服务；最后，生态共建引领行业未来，青禾晶元携手产业链伙伴协同创新，与顶尖高校共育专业人才，为行业持续注入新鲜血液……” 母凤文博士指出，半导体是一个长周期产业，而青禾晶元始终以短跑冲刺攻克技术难关，以“马拉松精神”深耕产业生态。“国产替代只是第一步，我们的愿景是成为全球半导体异质集成领域的引领者。未来青禾晶元不仅要让中国技术站上世界舞台，更要以创新重新定义键合技术的边界，为全球客户提供超越期待的价值。”他说到。
“高端装备研发制造+精密键合工艺代工”双轮驱动对于半导体企业而言，创新是最核心的发展动力。异质集成作为后摩尔时代的关键技术方向，具有巨大的发展潜力，而青禾晶元希望通过其在键合技术领域的持续创新，为全球客户提供更先进、更高效的解决方案，从而在全球半导体产业中占据领先地位。 青禾晶元集团副总经理谭向虎博士表示，青禾晶元掌握的多项自主可控的核心技术，是其在半导体异质集成领域保持领先地位的关键。图 | 青禾晶元集团副总经理谭向虎博士；来源：与非网摄制
他强调，依靠这些核心技术，青禾晶元构建了“高端装备研发制造+精密键合工艺代工”双轮驱动的业务模式，为全球半导体产业链提供全方位的解决方案。 据介绍，目前青禾晶元自主研发了一系列技术领先的晶圆及芯片键合设备，涵盖超高真空常温键合（SAB61系列）、亲水/混合键合（SAB62、SAB82系列）、热压/阳极键合（SAB63系列）、临时键合/解键合（SAB64系列）以及高精度TCB键合（SAB83系列）等，这些设备凭借其卓越的对准精度（可达百纳米级）和广泛的材料兼容性，赢得了市场的广泛认可。此外，还提供了超原子束抛光（SAB9500系列）和膜厚修整设备（SAB9510系列），以原子级的精度对材料表面进行精密加工，为高端应用提供有力支撑。
图 | 青禾晶元键合设备矩阵；来源：青禾晶元
除高端键合装备外，青禾晶元提供了专业化键合工艺代工，在天津和山西建立了现代化的键合代工量产线，可稳定量产包括SiC-SiC、LTOI、LNOI、SiCOI、SOI、Si-SiC等多种关键键合衬底，并持续优化工艺，提升良率，满足客户日益增长的需求。
图 | 青禾晶元提供键合代工服务；来源：青禾晶元
目前集团已在国内和海外构建了完善的研发和生产基地，包括天津的一期和二期设备研发生产基地、日本的海外基地，以及天津和山西的键合代工量产线。这些设施配备了先进的洁净间和生产设备，为集团的研发、生产和全球化发展奠定了坚实的基础。 谭向虎博士表示：“未来，青禾晶元将继续秉承“融合创新、突破边界”的理念，不断探索键合集成技术的无限可能，为全球半导体产业的蓬勃发展和战略新兴产业的崛起贡献卓越力量，共同擘画更加美好的‘芯’未来。”
青禾晶元键合设备产品矩阵，有何特色？随后，青禾晶元的创始人团队分别就创新型键合设备的技术亮点与应用场景展开分享。62HB系列W2W混合键合设备：采用晶圆翘曲控制技术，配备多区独立负压吸附系统，结合红外穿透对准可以实现优于100nm超高键合精度；搭载智能化偏移补偿技术，通过高精度检测模块与内置算法形成闭环控制，确保稳定的键合精度且全程自动化；模块化设计集成活化、清洗、IR检测及解键合等全工艺模块，专为复杂变形晶圆的高精度混合键合需求打造。82系列C2W混合键合设备：配备自动更换夹具系统，实现0.5×0.5mm至50×50mm全尺寸兼容；通过独创边缘夹持机构配合35μm超薄芯片处理优化，避免正面接触污染；集成片间同轴（最高精度优于300nm）与红外穿透（最高精度优于100nm）双对准模式，结合独创从下往上键合工艺，降低颗粒污染风险；搭载智能化偏移补偿系统，配备高精度检测模块，与内置算法形成闭环控制，确保量产键合精度优于150nm。 82系列最新推出的全球首款自主研发8210CWW设备，采用高度灵活的模块化设计，支持C2W与W2W混合键合工艺并行开发。该设备集成Wafer/Tapeframe活化模块、清洗模块、双键合模式模块（C2W+W2W）及对准检测模块，并可选配红外孔洞检测与解键合模块。通过共用活化、清洗及检测模块，显著减少设备闲置时间，提升利用率。相较于单独采购W2W和C2W设备，该方案可帮助客户大大降低资金投入和占地面积，同时缩短研发转量产周期，实现工艺开发效率最大化。83系列C2C/C2W倒装键合设备：集成了等离子活化模块和氢自由基活化模块，支持无需助焊剂的倒装键合（Fluxless TCB）。氢自由基活化技术可以在180℃下实现非常强大的还原效果。金属氧化层被还原后，键合温度可以降低，并且键合质量可以得到很大提升。设备键合头能够在2秒内实现从室温到400°C的快速升温，缩短制程时间。61系列超高真空常温键合设备：采用自主研发的离子源对晶圆表面进行离子攻击，去除表面脏污和氧化物，形成带有悬挂键的高活性表面。之后，在超高真空环境下进行压合，两片晶圆的高活性表面快速反应，形成牢固的共价键。此外，设备还支持原位沉积中间过渡层，以实现对界面性能的调控。常温键合无需升降温，可以降低热应力和潜在缺陷，为异质材料融合提供强大的工具支撑。62系列亲水性晶圆键合设备：对表面亲水化处理，在室温环境下实现预键合，然后通过退火工艺实现永久键合。设备通过迭代优化的等离子源实现均匀、高效的表面活化，保证面内均匀的键合质量和强度，应用于SOI、LTOI、LNOT等键合衬底的批量化生产。还具备针对cavity晶圆的解决方案，保证高键合精度、空腔的高水平真空度与优异的密封性能。63系列热压/阳极键合设备：温度均匀性最高达1.2%，最大压力达150kN，压力均匀性达3%，键合后精度优于1.5μm，最快升温速率45℃/min，优异的指标可以保证键合质量和效率的双提升。半自动和全自动机台可以满足从研发到量产的全流程需求。64系列临时键合&解键合设备：提供机械、热压和激光三种解键合模式，可以应用于不同的场景。全自动临时键合设备SAB 6410TB集成涂胶、固化、对准、键合，键合后TTV优于2μm。95系列超原子束抛光设备：独特的超原子束技术可以实现亚纳米级超精密、低损伤、非接触表面处理，可以应用于各种材料的表面抛光，还可以应用于膜厚高精度修整，修整后膜厚均匀性可达1nm以内。写在最后在半导体技术演进的关键节点，传统摩尔定律放缓，青禾晶元另辟蹊径，通过技术创新和产品革新，成功开辟键合集成领域的新赛道。其研发的键合设备矩阵，集成前沿的晶圆翘曲控制、智能化偏移补偿等技术，实现高精度键合与高效工艺开发，为半导体产业提供切实可行的降本增效方案。 从技术层面看，青禾晶元多项专利及创新工艺的应用，显著提升了设备性能与产品良率。从商业角度而言，其合理的定价、较短的交付周期，有效降低了客户的使用成本与时间成本。 展望未来，随着 5G、人工智能等新兴技术的发展，半导体行业对键合技术的需求将持续攀升。青禾晶元有望凭借技术与市场的双重优势，深度参与全球半导体产业链重构，引领行业进入全新的发展阶段。来源：与非网
