混合键合作为先进封装领域最具颠覆性的技术,正从实验室走向大规模产业化。BESI预计到2030年混合键合设备累计需求将超1400套,对应设备价值量约28亿欧元(约200亿人民币)。HBM4将全面导入混合键合、三星V10 NAND采用长江存储Xtacking专利技术,产业化进程正在加速。东吴证券认为,全球混合键合设备市场由BESI(市占率67%)主导,国产设备商拓荆科技、迈为股份、芯慧联正加速突破,有望打开百亿级市场空间。
混合键合技术原理与工艺难点
混合键合界面同时包含金属和介质(Cu/SiO₂、Cu/SiCN),通过铜触点实现短距离电气互连。三个关键工艺步骤:键合前预处理(CMP和表面活化清洗)、预对准键合(室温贴合,SiO₂悬挂键桥连)、热退火处理(Cu互扩散形成永久键合)。工艺难点:表面光滑度(电介质粗糙度阈值0.5nm、铜焊盘1nm)、清洁度(键合界面对颗粒非常敏感)、对准精度(精度极限可达1μm以下)。
W2W vs D2W:两种混合键合路径
W2W(晶圆-晶圆)主要适用于面积较小芯片,良率更高(对准和键合步骤分开、颗粒更少),但无法执行晶圆分类选择已知良好芯片。D2W(芯片-晶圆)主要适用于大芯片、率先产业化,能够测试和键合已知良好芯片,但易形成污染。HBM4将率先采用D2W混合键合方案。
HBM/NAND导入混合键合路线图
HBM3:美光/三星用非导电膜热压键合,海力士用MR-MUF。HBM4(2026):热压或混合键合。HBM5+:全面切换混合键合。三星V10 NAND(420-430层)采用长江存储Xtacking混合键合专利(长存专利超1276件,56%涉及3D堆叠工艺),可缩短上市周期18-24个月。长江存储2016年布局混合键合,2018年Xtacking 1.0(64层)→2020年Xtacking 2.0量产→2022年Xtacking 3.0发布→2025年授权三星。
混合键合设备市场与国产突破
BESI预计2030年前混合键合设备累计需求超1400套,约28亿欧元(200亿人民币)。全球混合键合设备BESI市占率67%,EVG、SUSS为主要供应商。国内:拓荆科技Dione 300(W2W键合)和Propus(D2W表面预处理)均获重复订单,2023年确认收入6800万元;迈为股份对位精度<100nm(目标50nm),是国内第一家做到正负100nm精度的公司;芯慧联2台D2W和W2W混合键合设备已出货。
表:全球及国内混合键合设备供应商对比| 公司 | 产品进展 | 核心技术指标 | 市占率/进展 |
|---|
| BESI | 8800 Ultra混合键合设备 | 精度200nm,UPH 1500-2000 | 全球67% |
| EVG | ComBond晶圆键合系统 | 高真空处理、先进晶圆活化 | 主要供应商 |
| 拓荆科技 | Dione 300/Propus | 国产首台量产级,指标国际领先 | 获重复订单 |
| 迈为股份 | 混合键合设备 | 对位精度<100nm | 多台进入打样 |
| 芯慧联 | SIRIUS RT300/CANOPUS RT300 | 精度国际先进 | 2台已出货 |