摘要:尤其是在AI算力暴涨的这两年,谁能把芯片堆叠得更高、贴合得更紧、传输得更快,谁就能把握未来。这背后其实是一项叫“混合键合”的技术正在悄悄改变局面。
HBM芯片的战场,不只在“芯”,还在“封”。几十年来,芯片行业在晶圆制程上进展飞快,但现在封装成了性能提升的关键环节。
尤其是在AI算力暴涨的这两年,谁能把芯片堆叠得更高、贴合得更紧、传输得更快,谁就能把握未来。这背后其实是一项叫“混合键合”的技术正在悄悄改变局面。
这场变化的起点是在高带宽内存(HBM)的快速发展中,HBM芯片本质上是一堆DRAM芯片竖着叠起来,中间通过键合技术连接。
在过去几年里,行业主流用的是热压键合(TCB),也就是靠热和压力,把带有凸点的芯片一层层压在一起。这种方式成本不是很低,但效果稳定。
问题出现在堆叠层数突破16层之后,传统的凸点结构开始限制互连密度,良率下降,信号也不稳定。这直接影响到带宽和功耗,而这两点正是AI芯片最看重的。
混合键合就这样诞生,它不需要凸点,而是通过铜-铜之间的直接连接,芯片之间贴合得更紧,连接更密,信号传输更快。
根据荷兰设备制造商Besi的数据,混合键合的互连密度能提高15倍,带宽密度提升191倍,能效也能提升超过100倍。
但这些提升不是免费的,截至到今年,全球还没有一家厂商真正实现混合键合设备的量产。一方面是技术难度高,对设备精度要求极高;另一方面是设备价格太贵。
韩美半导体董事长Kwak Dong-shin透露,一台混合键合设备的成本超过100亿韩元,差不多是传统TCB设备价格的两倍多。
虽然贵但它的技术潜力还是吸引了很多厂商积极投入,主要还是因为谁先搞定混合键合,谁就有话语权。Besi在这方面走得最早,今年上半年,其混合键合设备营收已比去年同期翻了一倍多。
而且去年4月,美国半导体巨头应用材料(AMAT)入股Besi,拿下了9%的股份,双方开始联合开发集成式混合键合系统。Besi负责精密贴合,AMAT负责前端晶圆处理,技术互补,这一动作直接把混合键合推向台前。
另一边,韩国成了这场技术竞争的核心战场。韩国有三星和SK海力士两大HBM厂商,自然也吸引了本土设备企业的激烈竞争。
韩美半导体目前在HBM3E的12层TCB设备市场中占有90%以上份额,是SK海力士和美光的核心供应商。早在2020年,他们就做出了第一台混合键合设备。
为了推动量产,韩美投资1000亿韩元在仁川建设新工厂,计划2026年完工,2027年实现商业化。
而这个时候,韩华半导体也在加快步伐,今年他们宣布完成第二代混合键合设备开发,还拿下了SK海力士805亿韩元的TCB设备订单。
两家公司原本就是竞争对手,现在在混合键合设备上正面交手,竞争变得更激烈了。
最主要的是韩国消费电子巨头LG,也不甘落后。他们联合仁荷大学、庆北科技园等机构,参与了韩国国家层面的“HBM混合键合机开发”项目,目标是2030年实现全面商业化。
这种“绕道进场”的打法,虽然进度不快,但背后有国家支持,长期潜力不容小觑。
还有一家低调却关键的角色——三星。三星旗下的设备子公司SEMES正在为自家HBM封装业务研发混合键合机,预计最快今年底或2026年初就能交付试产机型。
中国厂商也在积极跟进。2025年初,青禾晶元正式推出全球首台C2W&W2W双模式混合键合设备SAB8210CWW。虽然起步晚,但这种灵活的技术路径可能成为中国厂商的突破口。
根据Besi预测到2030年,全球混合键合设备市场将达到12亿欧元,尤其是从2026年开始,HBM5将逐步取代HBM3,成为主流产品。
从数据到动向信号已经非常明显,封装技术的改变不再是实验室里的事,而是实实在在的商业竞争。
从Besi与AMAT的合作,到韩美、韩华、LG、三星的角力,再到中国企业的奋力追赶,混合键合已不再是“未来技术”,而是正逐步成为未来产业升级的重要组成部分。
来源:老徐述往事