随着HBM堆叠层数增加和互连间距持续缩小，传统微凸块方案在10μm以下间距面临物理极限。混合键合（Hybrid Bonding）通过同时键合电介质和金属焊盘，实现直接细间距铜对铜互连，连接数量是微凸块的1000倍。天风证券最新报告指出，混合键合互连方案满足3D内存堆栈和异构集成的极高互连密度需求，可显著降低整体封装厚度、提供更高电流负载能力和更好热性能。本报告从混合键合的技术原理、工艺路线（W2W vs D2W）和国内外设备布局三个维度，前瞻分析混合键合技术的商业化进程与投资机会。
混合键合——超越微凸块的下一代互连技术
混合键合指同时键合电介质和金属焊盘的键合过程。将Cu/SiO2打磨出极其光滑表面（电介质粗糙度<0.5nm、铜<1nm），当表面足够光滑时不同界面之间产生范德华力，稍微施加压力或高温即可实现永久键合。相比微凸块方案，混合键合优势显著：更短的互连距离——仅通过连接后道铜触点即可实现互连，无需引线或TSV穿透整个CMOS层；更低的成本——晶圆键合可实现大面积高密度互联，显著提高产能；更高的互连密度——连接数量是微凸块的1000倍。
微凸块在10μm以下间距面临日益严重的问题——电镀微凸块高度的不均匀性可能导致不良接头，焊料可能桥接导致短路，控制小结构电镀均匀性具有挑战性。混合键合方案中芯片间隔距离几乎为零，可实现直接细间距铜对铜互连。混合键合分为晶圆到晶圆（W2W）和芯片到晶圆（D2W）两种类型——W2W更加成熟但限制了相同芯片尺寸组合，D2W工艺步骤更多但灵活性更高。
W2W vs D2W——成本与灵活性的权衡
W2W拥有更高的对准精度、吞吐量和键合良率。W2W良率更高是因为对准和键合分为两步具有单独腔室执行对准步骤，晶圆级工艺可为对准提供更多时间。W2W工艺已广泛应用于NAND和图像传感器，比较成熟。但W2W限制于无法执行晶圆分类来选择芯片，会导致有缺陷芯片与良好芯片键合造成浪费。
小芯片时D2W更贵，大芯片时W2W更贵。成本测算显示——芯片面积5mm×5mm（25mm²）时，D2W成本约20美元/颗，W2W成本约7.1美元/颗；芯片面积15mm×15mm（225mm²）时，D2W成本约162.8美元/颗，W2W成本约15美元/颗；芯片面积25mm×25mm（625mm²）时，D2W成本约598.4美元/颗，W2W成本约32.1美元/颗。测试和键合已知良好芯片（KGD）的能力对D2W至关重要，尤其在大芯片应用场景中，W2W在成本上更具优势。
D2W与W2W键合成本对比（不同芯片面积）| 芯片面积 | D2W成本（美元/颗） | W2W成本（美元/颗） | 成本优势方 |
|---|
| 25 mm²（5×5mm） | 约20.0 | 约7.1 | W2W显著优势 |
| 90.25 mm²（9.5×9.5mm） | 约61.2 | 约12.3 | W2W显著优势 |
| 225 mm²（15×15mm） | 约162.8 | 约15.0 | W2W显著优势 |
| 462.25 mm²（21.5×21.5mm） | 约396.1 | 约21.5 | W2W显著优势 |
| 625 mm²（25×25mm） | 约598.4 | 约32.1 | W2W显著优势 |
混合键合设备布局——拓荆科技领跑国内
拓荆科技是混合键合设备领域的国内领先者。W2W键合产品Dione300主要应用于晶圆级三维集成、存储芯片制造领域，已实现产业化应用，可实现12寸晶圆对晶圆的混合键合和熔融键合。芯片对晶圆混合键合前表面预处理产品Propus主要应用于芯片对晶圆三维集成领域，已实现产业化应用，可实现混合键合前晶圆及切割后芯片的表面活化与清洗。键合套准精度量测产品Crux300可实现晶圆对晶圆和芯片对晶圆混合键合后的键合精度量测，具有超高精度、超高产能和无盲区量测特点，24H1已获得客户订单。
芯源微积极布局临时键合与解键合设备，主要针对Chiplet技术解决方案，可应用于InFO、CoWoS、HBM等2.5/3D技术路线产品，兼容国内外主流胶材工艺，机械和激光解键合技术覆盖不同客户产品及工艺需求，24H1新签订单同比增长超过十倍。混合键合作为一种新兴的先进封装技术，正处于从技术验证到规模化应用的过渡阶段，国内外设备商均在积极布局。建议关注拓荆科技（W2W/D2W键合）、芯源微（临时键合/解键合）等在混合键合产业链中具备核心设备布局的公司。
