先進(jìn)封裝技術(shù)之爭 | 混合鍵合已破亞微米，全球合作深入人心，中國不可坐以待斃

過去10年全球運(yùn)算量的發(fā)展已超越過去40年的總和。未來，依據(jù)IDC預(yù)測全球資料數(shù)據(jù)總數(shù)在2025年將達(dá)到175ZB。隨著AIHPCGPU圖像傳感器的需求日益提高，即便將電晶體尺寸微縮至逼近物理極限來提升效能，仍無法滿足未來產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。當(dāng)摩爾定律來到極限，先進(jìn)封裝異構(gòu)集成成為突破瓶頸的關(guān)鍵。

晶片性能表與接點(diǎn)密度先進(jìn)封裝排名表 圖源：technews

當(dāng)電子封裝行業(yè)發(fā)展到三維封裝的垂直互連時(shí)，微凸塊以裸片上的小銅凸塊成為晶圓級(jí)封裝的一種形式。封裝凸點(diǎn)間距目前已從100μm變?yōu)?0μm、20μm甚至10μm的凸點(diǎn)間距。然而，這就使技術(shù)問題變得非常具有挑戰(zhàn)性。

當(dāng)接觸間距減小到10μm左右時(shí)，焊球尺寸的減小會(huì)增加金屬間化合物 (IMC) 形成的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低導(dǎo)電性和機(jī)械性能。此外，在回流焊過程中，焊球接觸并導(dǎo)致的橋接故障的可能會(huì)成為芯片的潛在故障，并在高性能組件封裝場景中變得棘手。工程師正在轉(zhuǎn)向一種新的解決方案來繼續(xù)縮小尺寸，混合鍵合技術(shù)成為了游戲規(guī)則的改變者，完全避免使用凸塊，而是使用小型銅對(duì)銅連接來連接封裝中的芯片，從而為10μm及以下節(jié)距提供了解決方案。

Hybrid Bonding（混合鍵合、混合結(jié)合）是堆疊芯片之間獲得更密集互連的方法。作為一種永久鍵合，將介電鍵合 (SiOx) 與嵌入式金屬 (Cu) 結(jié)合起來形成互連形成電介質(zhì)-電介質(zhì)和金屬-金屬鍵。它在業(yè)界被稱為直接鍵合互連 (DBI) 。使用緊密嵌入電介質(zhì)中的微小銅焊盤可提供比銅微凸塊多 1,000 倍的 I/O 連接。與其他鍵合技術(shù)相比，混合鍵合具有許多優(yōu)勢(shì)，包括：

最高輸入/輸出

實(shí)現(xiàn)低于10μm的鍵合間距

更高的內(nèi)存密度

可實(shí)現(xiàn)更低的電容、更低的功耗

擴(kuò)展帶寬

增加功率

提高速度效率

保證信號(hào)完整性，并將信號(hào)延遲驅(qū)動(dòng)至接近零水平

幫助實(shí)現(xiàn)更小的外形尺寸

支持 3D封裝和先進(jìn)的存儲(chǔ)立方體更高的互連密度

可以根據(jù)特定客戶的獨(dú)特需求定制產(chǎn)品

先進(jìn)封裝要求間距低于10μm

英特爾、臺(tái)積電和三星都警告稱，當(dāng)接近10μm尺寸時(shí)，帶有焊錫尖端的銅凸塊會(huì)遇到可靠性問題，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)向混合鍵合。更小的間距會(huì)變得更加有想象力。

為增強(qiáng)終端器件的性能，業(yè)界正在深入擴(kuò)展系統(tǒng)級(jí)互連，混合鍵合提供了最有前途的解決方案，能夠集成多個(gè)具有低于10μm的小互連間距的芯片。在 1 平方毫米的空間內(nèi)，可以連接10,000到100,000個(gè)通孔，與使用焊球相比，這可以大大擴(kuò)展 I/O提供更小、更簡單的電路，不需要作扇入和扇出就可以相互疊加。

今天，混合鍵合已經(jīng)證明在3D NAND的大批量制造中是可行的芯片上的堆棧和3D系統(tǒng)（SoC）。研發(fā)正在進(jìn)行中高帶寬下的混合鍵合存儲(chǔ)器（HBM）以及其他3D集成應(yīng)用程序。未來，封裝將繼續(xù)小型化和縮小尺寸，以便可以獲得毫米立方體的最大功能，服務(wù)于更加高級(jí)的應(yīng)用程序。

混合鍵合三種實(shí)現(xiàn)工藝

主要有三種方法可以實(shí)現(xiàn)混合鍵合：晶圓到晶圓 (W2W) 和芯片到晶圓 (D2W) ，芯片到晶圓 (C2W) 工藝正在深入研究開發(fā)中。

Cu-Cu雜化鍵合的三種方式。圖源：IDTechEx

雖然 W2W 混合鍵合在圖像傳感領(lǐng)域已投入生產(chǎn)多年，但業(yè)界仍大力推動(dòng) D2W 混合鍵合的發(fā)展，并成為異構(gòu)集成中混合鍵合的主要選擇。因?yàn)樗С植煌脑O(shè)計(jì)規(guī)則、不同芯片尺寸、不同的晶圓類型和已知的良好芯片，D2W 是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)集成強(qiáng)大而靈活的手段，而所有這些對(duì)于 W2W 方案來說通常是不可能的。目前走D2W 路線的設(shè)備企業(yè)有荷蘭BESI 、奧地利EVG、新加坡 ASMPT、法國SET、日本Shibaura 、德國 SUSS Microtec。

CMOS圖像傳感器和MEMS最先采用W2W，因?yàn)檫@些芯片使用傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)并且良率問題更容易解決。如今W2W技術(shù)在DRAM領(lǐng)域的研究非?；钴S。W2W混合鍵合解決方案的應(yīng)用可以提高高帶寬內(nèi)存（HBM）等產(chǎn)品的生產(chǎn)率。但由于缺陷問題，W2W技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用還需要一段時(shí)間。一旦良率問題得到解決，該技術(shù)將應(yīng)用于HBM生產(chǎn)。W2W還可將AI Die和Memory Die垂直堆疊。設(shè)備企業(yè)中日本TEL和中國的華卓精科和拓荊科技在堅(jiān)持W2W。C2W路線是艾科瑞思。

工藝挑戰(zhàn)

無論哪種混合鍵合方案，都融入了復(fù)雜工序，工作必須在標(biāo)準(zhǔn)接近前端晶圓廠級(jí)別的超潔凈室、自動(dòng)化工廠和工藝專業(yè)知識(shí)要求的環(huán)境中進(jìn)行，而不是像許多其他封裝集成方法那樣在典型的封裝廠中進(jìn)行。這使得混合鍵合更加依賴前道制造工藝，包括電鍍、CMP、等離子體激活、對(duì)準(zhǔn)、鍵合、分割和退火，以及用于發(fā)現(xiàn)亞微米顆粒和缺陷的檢測工具。雖然這些前道工藝已經(jīng)成熟，但仍需要完善工藝以滿足混合鍵合的需求。

從W2W、D2W、C2W鍵合環(huán)境之一，要通過化學(xué)機(jī)械平坦化優(yōu)化實(shí)現(xiàn)光潔的電介質(zhì)表面；

對(duì)于最大限度地減少鍵合過程中晶圓變形和翹曲的可能性，開發(fā)能夠承受較低退火溫度和較短持續(xù)時(shí)間的介電材料是關(guān)鍵；

就 D2W/C2W 工藝而言，解決與芯片分割和邊緣效應(yīng)相關(guān)的挑戰(zhàn)以及最大限度地減少芯片和晶圓上的污染將是關(guān)鍵；

公差縮小至低至 200nm的高精度貼片機(jī)/鍵合機(jī)也是關(guān)鍵；

需使用更大的銅焊盤，以適應(yīng)潛在的放置錯(cuò)誤；

先進(jìn)的薄晶圓處理技術(shù)將在確保Cu-Cu混合鍵合的成功實(shí)施方面發(fā)揮重要作用；

符合標(biāo)準(zhǔn)混合鍵合缺陷檢測的工具設(shè)計(jì)必須具有更高的分辨率和納米級(jí)的缺陷檢測速度、克服晶粒裂紋和晶片翹曲挑戰(zhàn)；

除了高通量檢測工具模具級(jí)裂紋/顆粒檢測外，后端晶圓廠將需要薄膜厚度計(jì)量工具測量；

最后在接合后階段，檢驗(yàn)和計(jì)量工具繼續(xù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用過程控制；

分析軟件能夠追溯家譜每個(gè)模具和每個(gè)工藝步驟可以帶來寶貴的信息以提高產(chǎn)量。

Hybrid Bonding帶來的產(chǎn)品變革

混合鍵合支持各種可能的芯片架構(gòu)，主要針對(duì)高端應(yīng)用，包括高性能計(jì)算 、人工智能、服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心。隨著技術(shù)的成熟，消費(fèi)類應(yīng)用包括高帶寬存儲(chǔ)器 (HBM) 在內(nèi)的存儲(chǔ)器件以及移動(dòng)和汽車應(yīng)用預(yù)計(jì)將進(jìn)一步增長，這些應(yīng)用可受益于高性能芯片間連接。

索尼是世界上第一個(gè)推出Hybrid Bonding產(chǎn)品的公司。開發(fā)原始制造工藝將圖像傳感器晶圓和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理芯片的晶圓直接鍵合，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)的高效并行傳輸，后來該技術(shù)被廣泛采用到了邏輯芯片和存儲(chǔ)芯的3D互連。臺(tái)積電，英特爾、海力士、三星、長江存儲(chǔ)等一波大廠采用混合鍵合技術(shù)進(jìn)行CPU、GPU、HPC、DRAM、NAND的3D封裝。如今索尼推出了 1μm間距面對(duì)面混合鍵合和 1.4 μm面對(duì)面混合鍵合。

臺(tái)積電是將混合鍵合大規(guī)模商業(yè)化的領(lǐng)先公司。該服務(wù)名為3D Fabric，已應(yīng)用于AMD V-Cache。競爭對(duì)手三星和英特爾已開始準(zhǔn)備提供類似的服務(wù)。

圖源：TSMC

臺(tái)積電SoIC 服務(wù)是晶圓上芯片系統(tǒng)，是推動(dòng)異構(gòu)小芯片集成領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)支柱，采用超高密度垂直堆疊，可實(shí)現(xiàn)高性能、低功耗和最小 RLC（電阻-電感-電容）。借創(chuàng)新的鍵合方案，SoIC 技術(shù)為芯片 I/O 提供了強(qiáng)大的鍵合間距可擴(kuò)展性，鍵合間距＜10μm，實(shí)現(xiàn)高密度芯片間互連。第四代 SoIC已實(shí)現(xiàn) 3 微米間距混合鍵合。

Graphcore是臺(tái)積電晶圓級(jí) SoIC 技術(shù)的先鋒客戶。2022年3月Graphcore 宣布推出全球首款 3D 晶圓對(duì)晶圓混合鍵合處理器。晶圓對(duì)晶圓技術(shù)使 Graphcore 能夠?qū)r(shí)鐘和性能提高 40%，同時(shí)保持與上一代 MK2 類似的成本。

AMD正在使用TSMC的混合鍵合技術(shù)。2022年基于混合鍵合支撐的3D V-Cache緩存技術(shù)首次推出銳龍7 5800X3D桌面處理器，2023年以來，AMD再接再厲陸續(xù)推出了采用3D V-Cache技術(shù)的銳龍9 7950X3D、銳龍9 7900X3D、銳龍7 7800X3D和銳龍5 5600X3D桌面處理器，進(jìn)一步豐富旗下3D堆疊產(chǎn)品陣營。2023年7月28日，AMD正式在筆記本平臺(tái)引入采用3D V-Cache技術(shù)的移動(dòng)處理器。

2023年6月發(fā)布目前全球最強(qiáng)的生成式AI加速器MI300X，集成了高達(dá)1530億個(gè)晶體管，擁有最令人難以置信的先進(jìn)封裝形式。MI300的所有變體都以相同的基礎(chǔ)構(gòu)建塊（稱為AID）開始。CPU和GPU計(jì)算方面的模塊化是AID最重要的部分。AMD和臺(tái)積電使用混合鍵合將AID連接到其他小芯片。AID通過SoIC gen 1以 9um 間距混合鍵合到 XCD 和 CCD。由于不成熟，AMD 不得不放棄轉(zhuǎn)向臺(tái)積電第二代 6um 間距 SoIC的計(jì)劃。然后將他們封裝在CoW無源內(nèi)插器之上。通過該工藝有十幾塊支撐硅片，最終M包含傳統(tǒng)倒裝芯片大規(guī)模回流焊和TCB以及晶圓上芯片、晶圓上晶圓和重構(gòu)晶圓上晶圓混合鍵合。

三星在先進(jìn)封裝領(lǐng)域一直處于追趕狀態(tài)。2023年生成式 AI 的爆火帶動(dòng)英偉達(dá)加速卡的需求，也帶動(dòng)了對(duì)高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）的需求。當(dāng)前三星電子和SK海力士以及其他HBM制造商正在積極準(zhǔn)備第五代(HBM3E)的大規(guī)模生產(chǎn)。

2023年9月，根據(jù)韓國 The Elec 報(bào)道，三星和 SK 海力士正在推進(jìn)混合鍵合封裝工藝，突破 TCB 和 MR 的發(fā)熱、封裝高度等限制。擴(kuò)展了 TCB 和 MR 工藝，實(shí)現(xiàn)最高 12 層。用 Hybrid Bonding 工藝之后，顯著提高了輸入 / 輸出（IO）吞吐量，允許在 1 平方毫米的面積內(nèi)連接 1 萬到 10 萬個(gè)通孔（via）。

2023年10月，三星電子內(nèi)存業(yè)務(wù)部門表示，三星電子推出的第六代產(chǎn)品HBM4時(shí)計(jì)劃采用新技術(shù)——針對(duì)高溫?zé)崽匦院突旌湘I合技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化的非導(dǎo)電膠膜(NCF)組裝技術(shù)。NCF是放置在堆疊芯片之間的薄膜，有助于芯片附著，HCB作為消除堆疊芯片之間間隙的方法，允許直接鍵合。

2021年6月，英特爾對(duì)外分享Hybrid Bonding實(shí)現(xiàn)小于 10 微米的凸點(diǎn)間距的未來計(jì)劃。2022年12月，宣布了全新的混合鍵合技術(shù)將互連間距繼續(xù)微縮到3微米，比上一代技術(shù)將功率密度和性能又提升了10倍。2022年7月，CEA-Leti 和英特爾優(yōu)化了混合直接鍵合自組裝工藝，可以提高D2W鍵合封裝技術(shù)。采用取放工具后鍵合最先進(jìn)的對(duì)準(zhǔn)至 1μm，且提供低于200nm-500nm的鍵合對(duì)準(zhǔn)。

混合鍵合在3D NAND 領(lǐng)域正取得關(guān)注。長江存儲(chǔ)在2018推出 Xtacking 1.0 架構(gòu)，隨后在 2019 年推出了 Xtacking 2.0。2022年推出 Xtacking 3.0 ，被TechInsights 視為 2022年最具顛覆性的技術(shù)之一。因?yàn)?，這種創(chuàng)新架構(gòu)在新興的內(nèi)存半導(dǎo)體行業(yè)中并沒有真正的同類技術(shù)——采用混合鍵合技術(shù)構(gòu)建，突破性的200+層NAND存儲(chǔ)器，領(lǐng)先于競爭對(duì)手達(dá)到了這一里程碑。

Xtacking涉及將兩個(gè)晶圓鍵合在一起。NAND 陣列晶圓與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS) 晶圓混合鍵合。每個(gè)晶圓上的銅金屬焊盤成為接合界面。該技術(shù)被證明是一種經(jīng)濟(jì)有效的擴(kuò)展方法，為市場提供高性能 NAND 內(nèi)存。長江存儲(chǔ)推出了Xtacking 3.0，據(jù)稱與Xtacking 2.0相比性能提升了50%。它還可以降低功耗。與128層NAND芯片相比，長江存儲(chǔ)的232層NAND芯片將芯片密度提高了80%以上。

2023年3月，Kioxia 和 Western Digital 推出具有 218 個(gè)有源層的第 8代BiCS 3D NAND 存儲(chǔ)器。這是混合鍵合標(biāo)志著 3D NAND 架構(gòu)發(fā)展的一個(gè)重要時(shí)刻。新存儲(chǔ)設(shè)備在 3D TLC 模式下提供 1Tb 容量，并具有 3200 MT/s 的數(shù)據(jù)傳輸速度，這一組合將使 SSD 制造商能夠構(gòu)建高性能、高容量的驅(qū)動(dòng)器。

為了實(shí)現(xiàn)如此極端的接口速度，這些公司采用了類似于長江存儲(chǔ) Xtacking 的架構(gòu)。新型 BiCS FLASH 平衡了垂直和橫向縮放，以提高每層位密度更高的更小芯片的容量。兩家公司開發(fā)了 CBA（CMOS 鍵合陣列）技術(shù)，利用鍵合單獨(dú) CMOS 晶圓和單元陣列層的優(yōu)勢(shì)來提高位密度和快速 NAND I/O。

NAND IDM廠商正在其制造工藝中采用混合鍵合，為創(chuàng)造為高效、高性能 NAND 生產(chǎn)提供了可持續(xù)的途徑，分析師預(yù)計(jì)，2028 年生產(chǎn)的 NAND 晶圓中，超過 50% 將使用混合鍵合。

全球生態(tài)協(xié)同組建

當(dāng)然，混合鍵合的突破進(jìn)步還需要全球廠家合作建立一個(gè)技術(shù)協(xié)作穩(wěn)定供應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)端，產(chǎn)業(yè)鏈公司正與授權(quán)商簽訂協(xié)議。在過去的 30 年里，Adeia 引領(lǐng)了半導(dǎo)體行業(yè)的根本性進(jìn)步。憑借涵蓋混合鍵合、半導(dǎo)體封裝和半導(dǎo)體加工技術(shù)的龐大且不斷增長的知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合，Adeia 通過投資技術(shù)許和投資技術(shù)轉(zhuǎn)讓與全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司合作，以增強(qiáng)其產(chǎn)品路線圖。Adeia 的Laura Mirkarimi 和 Abul Nuruzzaman 是混合鍵合的先驅(qū)，他們幫助消除了對(duì)芯片到晶圓混合鍵合商業(yè)化的一些誤解。如今，Adeia 正在與Besi、K&S、ASM 和 SUSS Microtec等設(shè)備供應(yīng)商合作，?與 Micron、OmniVision、Skywater、SK Hynix、Sony、UMC、YMTC 等擁有授權(quán)協(xié)議。

2022年5月，SkyWater 與 Xperi Corporation 簽署了技術(shù)許可協(xié)議。SkyWater 及其客戶現(xiàn)在可以使用 Adeia 的ZiBond直接粘合和DBI混合鍵合技術(shù)和IP可增強(qiáng)商業(yè)和政府應(yīng)用的下一代設(shè)備。2023年2月Adeia宣布，連接和電源解決方案供應(yīng)商 Qorvo 已獲得 Adeia 混合鍵合技術(shù)的許可。Adeia 還向 SK 海力士（2020 年）和美光（2022 年）授予了許可。這兩家內(nèi)存供應(yīng)商預(yù)計(jì)將在 2026 年針對(duì) >300L 的 3D NAND 采用混合鍵合。三星預(yù)計(jì)將在次年推出針對(duì) >400L 的技術(shù)。長江存儲(chǔ)也于 2021 年獲得了 DBI 技術(shù)的授權(quán)。

2023年2月，聯(lián)華電子與楷登電子Cadence共同宣布，采用Integrity?3D-IC平臺(tái)的Cadence?3D-IC參考工作流程已通過聯(lián)電的芯片堆棧技術(shù)認(rèn)證，將進(jìn)一步縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。Integrity 3D-IC平臺(tái)是業(yè)界首款綜合解決方案，提供3D設(shè)計(jì)完整的設(shè)計(jì)規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)和分析。通過在設(shè)計(jì)初期執(zhí)行熱能、功耗和靜態(tài)時(shí)序分析，可以實(shí)現(xiàn)3D芯片堆棧中的多個(gè)晶粒的同步設(shè)計(jì)和分析。

芯盟科技是一家三維異構(gòu)集成芯片的技術(shù)平臺(tái)型公司，公司擁有三維單芯片異構(gòu)系統(tǒng)集成技術(shù)HITOC?、3D和2.5D異構(gòu)集成系統(tǒng)解決方案SOH?。運(yùn)用先進(jìn)的晶圓對(duì)晶圓和晶粒對(duì)晶圓（Die-on-Wafer）混合鍵合制造工藝，將不同類型的wafer或die上下對(duì)準(zhǔn)貼合，以實(shí)現(xiàn)三維異構(gòu)單芯片集成?；谠摷夹g(shù)，芯盟科技在2022年開發(fā)了全新架構(gòu)3D 4F2 DRAM芯片，最大特點(diǎn)是不需要用到EUV光刻機(jī)，也不需要多重圖形曝光SAQP步驟，這可以大幅減少成本。

2021年11月，阿里達(dá)摩院成功研發(fā)全球首款基于DRAM的3D鍵合堆疊存算一體AI芯片，可應(yīng)用于VR/AR、無人駕駛、天文數(shù)據(jù)計(jì)算、遙感影像數(shù)據(jù)分析等場景。為了拉近計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源的距離，達(dá)摩院創(chuàng)新性采用混合鍵合（Hybrid Bonding）的3D堆疊技術(shù)進(jìn)行芯片封裝——將計(jì)算芯片和存儲(chǔ)芯片face－to－face地用特定金屬材質(zhì)和工藝進(jìn)行互聯(lián)。

在ISSCC 2022 上，阿里展示了使用混合鍵合的 AI 計(jì)算設(shè)備，將全DRAM 晶圓直接混合鍵合到 Cerebra 的晶圓級(jí)引擎上。

材料端，要通過混合鍵合等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)有效的芯片堆疊，還需要在晶圓級(jí)組裝方面進(jìn)行創(chuàng)新，因?yàn)槲磥淼娜斯ぶ悄苁澜缰行枰薮蟮膹?fù)合體和整個(gè)產(chǎn)品的晶圓級(jí)集成。英特爾認(rèn)為，玻璃基板的采用將使該行業(yè)能夠通過消除中介層并直接連接芯片來將大型晶圓復(fù)合體組裝在一起。

封測端，日月光正在持續(xù)開發(fā)可優(yōu)化時(shí)脈速度、頻寬和電力傳輸?shù)南冗M(jìn)封裝技術(shù)在混合鍵合技術(shù)上；長電科技XDFOI?的2.5D RDL高性能封裝已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)，正在Hybrid-bonding進(jìn)行布局。

國內(nèi)代工端，長春長光圓辰微電子技術(shù)有限公司提供CIS晶圓背照式代工服務(wù)，即CIS wafer +ROIC wafer hybrid bonding，利用鍵合設(shè)備，搭配對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，晶圓對(duì)準(zhǔn)精度小于500nm。通過檢測設(shè)備，晶圓鍵合率大于99.98%。

當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)Hybrid Bonding設(shè)備的突破是當(dāng)務(wù)之急。應(yīng)用材料公司是最大的異構(gòu)集成技術(shù)供應(yīng)商，2023年7月，應(yīng)用材料公司推出利用混合鍵合和硅通孔新技術(shù)推進(jìn)異質(zhì)芯片集成方案，可幫助芯片制造商使用混合鍵合和硅通孔 (TSV) 將小芯片集成到先進(jìn)的 2.5D 和 3D 封裝中。方案包括混合鍵合產(chǎn)品組合Insepra ? SiCN，采用新型氮化碳硅材料，可提供業(yè)界最高的介電結(jié)合強(qiáng)度，并提供卓越的銅擴(kuò)散阻擋性能。還有Catalyst ? CMP 解決方案可幫助客戶控制“凹陷”量，即銅材料在隨后的高溫退火步驟中粘合的兩個(gè)表面上的有意凹陷。兩套方案可實(shí)現(xiàn)與新材料的最先進(jìn)的混合鍵合并增強(qiáng)表面處理。

目前，應(yīng)用材料公司擁有多種技術(shù)和解決方案，包括電介質(zhì)沉積、金屬沉積、電鍍、化學(xué)機(jī)械平坦化 (CMP)和蝕刻，以支持混合鍵合工藝流程的各個(gè)階段。應(yīng)用材料公司正在與 EVG 合作開發(fā)晶圓間混合鍵合集成工藝。與 Besi 合作芯片到晶圓混合鍵合技術(shù)。

混合鍵合設(shè)備精度達(dá)到100nm以下

日本和歐洲的設(shè)備企業(yè)憑借精密運(yùn)動(dòng)控制的技術(shù)壁壘與全球合作在混合鍵合設(shè)備全球市場處于壟斷地位。

EVG是全球晶圓鍵合機(jī)的領(lǐng)跑者。EVG永久粘合系統(tǒng)包括系列晶圓鍵合機(jī)，提供最佳的總體擁有成本 (TCO)，以及多種設(shè)計(jì)功能來優(yōu)化鍵合良率。永久鍵合設(shè)備包含EVG?501/510/520IS/540/560,用于鍵合對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)模塊針對(duì) MEMS、3D 集成或先進(jìn)封裝的不同市場需求進(jìn)行了優(yōu)化。永久鍵合系統(tǒng)擁有小于100納米的行業(yè)領(lǐng)先的對(duì)準(zhǔn)精度和經(jīng)過大量驗(yàn)證的模塊化平臺(tái)，使EVG的晶圓鍵合技術(shù)能夠結(jié)合到各種應(yīng)用中。如今，EV Group 正在與行業(yè)合作伙伴深入合作，解決晶圓制備、CMP 和推進(jìn)技術(shù)所需的其他工藝步驟之間的相互依賴性。

來自德國的SUSS MicroTec 集團(tuán)是微結(jié)構(gòu)應(yīng)用設(shè)備和工藝解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商。研制的XBS300 混合鍵合平臺(tái)用于研發(fā)和大批量生產(chǎn)的永久晶圓鍵合平臺(tái)其高度模塊化的設(shè)計(jì)以較低的擁有成本為客戶提供了最大的配置靈活性。擁有小于100 nm 的高精度，支持 D2W和 W2W混合鍵合，重點(diǎn)關(guān)注 3D 堆疊存儲(chǔ)器或 3D SOC等最苛刻的應(yīng)用。

Besi擁有全球領(lǐng)先的芯片貼裝系統(tǒng)。產(chǎn)品包括用于先進(jìn)封裝的多芯片鍵合機(jī)、環(huán)氧樹脂和軟焊料鍵合機(jī)、用于大規(guī)模生產(chǎn)的高精度倒裝芯片鍵合機(jī)、堆疊芯片鍵合機(jī)和芯片分類設(shè)備。在鍵合機(jī)子中，8800 CHAMEO ultra ?plus是第一臺(tái)HVM芯片到晶圓混合鍵合機(jī)精度＜200-100納米精度， UPH為2000；8800 CHAMEOultra plus是混合D2W鍵合機(jī)，擁有ISO3清潔度和高精度（ 小于200-122nm）；適用于HPC芯片集成、高密度3D NAND、AP和RF SiP模塊。

奧芯明 （即ASMPT）?是全球半導(dǎo)體后端設(shè)備的領(lǐng)跑者。2021年ASMPT與 EV Group 聯(lián)手打造業(yè)界首個(gè)用于 3D-IC 異構(gòu)集成的超精密芯片到晶圓混合鍵合解決方案LithoBolt?，與前道制程工具設(shè)計(jì)相同，為 Chiplet 集成而設(shè)計(jì)，具備D2W 混合鍵合的靈活工藝能力。使用 ASMPT 的超高精度 (200nm) 芯片貼裝以及 EVG 的芯片到晶圓混合鍵合和融合技術(shù)來優(yōu)化連接它們，實(shí)現(xiàn)與 SoC 方法相當(dāng)甚至更好的性能。

東京電子晶圓鍵合機(jī)/解鍵合機(jī)Synapse? 系列結(jié)合了 TEL 50 年來開發(fā)的超薄晶圓轉(zhuǎn)移、化學(xué)涂層、等離子處理和清潔等領(lǐng)先技術(shù)，成為 300mm 晶圓的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鍵合/解鍵合工具。Synapse? 系列為 TSV（硅通孔）中的臨時(shí)鍵合/解鍵合工藝、CMOS 圖像傳感器和其他各種類型器件的永久鍵合工藝提供先進(jìn)的解決方案，有助于 3D 集成的大批量制造，這將變得更加重要并有望實(shí)現(xiàn)生長。

2023年8月艾科瑞思隆重推出了納米級(jí)高精度混合鍵合——麒芯8800。是芯片到晶圓混合鍵合工藝中的國產(chǎn)關(guān)鍵裝備，鍵合精度為500nm，能夠?qū)⒉煌愋偷男酒愿逫/O密度、更低互聯(lián)阻抗的方式鍵合在一起，適用于2.5D封裝、3D封裝、Chiplet等先進(jìn)封裝工藝。目前，艾科瑞思麒芯8800在前道晶圓制造產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)95%的鍵合良率，正努力挑戰(zhàn)更高鍵合精度。

華卓精科為以超精密測控技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)了HBS系列全自動(dòng)晶圓混合鍵合系統(tǒng)是自動(dòng)化程度、集成度很高，對(duì)準(zhǔn)精度為200nm，環(huán)境控制等級(jí)為ISO class 1，效率為12-12WPH。集成了鍵合工藝的多個(gè)功能模塊，真正實(shí)現(xiàn)了室溫的直接鍵合工藝。

拓荊科技研制了兩款混合鍵合設(shè)備，晶圓對(duì)晶圓鍵合產(chǎn)品（Dione 300）已通過客戶驗(yàn)收并獲得重復(fù)訂單，芯片對(duì)晶圓鍵合表面預(yù)處理產(chǎn)品（Pollux）已出貨至客戶端驗(yàn)證。

華封科技對(duì)標(biāo)設(shè)備巨頭，正研發(fā)AvantGo R系列，目標(biāo)精度將小于200 nm，高速度高于2000 UPH，適應(yīng)前道潔凈室標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)將于2023年四季度以后上市。