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內(nèi)存制造商正積極尋求將混合鍵合（Hybrid Bonding）工具作為關(guān)鍵的差異化競爭手段，SK 海力士已釋放出轉(zhuǎn)向生產(chǎn)規(guī)?；瘧?yīng)用的信號。

SK 海力士的設(shè)備采購標志著其正轉(zhuǎn)向在大規(guī)模 HBM 制造中擴展混合鍵合技術(shù)。來自應(yīng)用材料（Applied Materials）與 BESI（BE Semiconductor Industries）的集成解決方案旨在降低工藝復(fù)雜度，并解決由 CMP（化學(xué)機械拋光）驅(qū)動的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

混合鍵合是在異質(zhì)集成中實現(xiàn)精細間距（Fine Pitch）和高密度堆疊的關(guān)鍵技術(shù)。

HBM：AI與HPC的支柱

高帶寬內(nèi)存（HBM）已成為人工智能（AI）和高性能計算（HPC）的關(guān)鍵驅(qū)動力，提供了大型語言模型等數(shù)據(jù)密集型工作負載所需的帶寬和效率。HBM 通常在基礎(chǔ)邏輯層（Base Die）上堆疊 12-16 層 DRAM 裸片，并與 GPU 集成在一起。目前，這些堆疊依賴于微凸點（Micro-bump）互連，使用諸如帶模制底部填充的熱壓分層回流焊（MR-MUF）或帶非導(dǎo)電薄膜的熱壓鍵合（TC-NCF）等方法。

然而，微凸點正逐漸成為限制信號完整性、功率效率和散熱性能的關(guān)鍵瓶頸。隨著堆疊高度增加到 20 層以上，GPU 封裝內(nèi)的物理高度和集成限制變得更加突出。

熱壓鍵合 (TCB) vs. 混合鍵合（數(shù)據(jù)來源：Counterpoint Research, BESI）

向混合鍵合轉(zhuǎn)變：

為了克服這些限制，行業(yè)正轉(zhuǎn)向混合鍵合，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)：更精細的互連間距、縮短裸片間距、降低堆疊高度、更高的帶寬和能效。

盡管 JEDEC 放寬了 HBM 高度規(guī)范，允許在多達 16 層的產(chǎn)品中繼續(xù)使用 TCB，但三星電子、SK 海力士和美光科技等領(lǐng)先內(nèi)存廠商正積極推進 HBM4 及更高版本的混合鍵合技術(shù)，以滿足下一代 AI 需求。

CMP：混合鍵合的關(guān)鍵助力

化學(xué)機械拋光（CMP）是 HBM 制造的基礎(chǔ)，確保裸片堆疊所需的平整度、銅（Cu）高度控制和無缺陷表面。

在 TCB 中，CMP 起輔助作用，因為微凸點可以容忍表面偏差。

在混合鍵合中，CMP 變得至關(guān)重要，因為鍵合依賴于超平整、原子級光滑的表面。

任何 CMP 缺陷（如銅凹陷 dishing、侵蝕或污染）都會直接影響良率、電阻和可靠性。這使 CMP 從一個工藝步驟提升為決定 HBM4 及更高版本性能、互連密度和縮放的關(guān)鍵因素。

協(xié)同優(yōu)化：應(yīng)用材料 + BESI

應(yīng)用材料與 BESI 的合作將 CMP、表面準備和混合鍵合集成到一個受控的單一流程中。

• 結(jié)合了應(yīng)用材料在 CMP 和材料工程方面的優(yōu)勢，以及 BESI 在混合鍵合和芯片放置領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

• 降低了工藝復(fù)雜度、波動性和缺陷風(fēng)險。

• 提高了對準精度和鍵合良率。

SK 海力士采購集成式混合鍵合工具反映了其解決混合鍵合關(guān)鍵挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略舉措，特別是圍繞 CMP 驅(qū)動的表面均勻性、銅凹陷、顆粒缺陷和超嚴苛粗糙度控制。該集成平臺直接致力于解決這些關(guān)鍵瓶頸，實現(xiàn)更穩(wěn)定的制造，降低良率風(fēng)險，并加速混合鍵合向大規(guī)模生產(chǎn)的過渡。

關(guān)鍵挑戰(zhàn)：

HBM 標準放寬風(fēng)險： JEDEC 增加允許的 HBM 高度可能會推遲混合鍵合的應(yīng)用，延長 TCB 的生命周期，并給設(shè)備需求帶來不確定性。

工藝敏感性： 混合鍵合對 CMP 質(zhì)量高度敏感，盡管電性能優(yōu)越，但凹陷、污染和空隙等缺陷會增加電阻并影響良率。

對內(nèi)存廠商的影響：

在短期內(nèi)，推遲混合鍵合可以：降低資本支出強度，利用成熟的 TCB 工藝獲得更好的良率

然而，由于性能要求的提升，長期采用混合鍵合仍是必然趨勢。一個關(guān)鍵驅(qū)動因素是 NVIDIA，其 AI 工作負載需要更高的帶寬和效率。三星、SK 海力士和美光等供應(yīng)商將 HBM 路線圖與 NVIDIA 的要求掛鉤，這意味著更強的性能需求可能會加速混合鍵合的采用。

SK 海力士在 AI 服務(wù)器中使用的 HBM 及其他芯片的質(zhì)量和供應(yīng)領(lǐng)先地位，在當前 AI 基礎(chǔ)設(shè)施繁榮階段至關(guān)重要。根據(jù) Counterpoint Research 關(guān)于生成式 AI 內(nèi)存解決方案的報告，SK 海力士繼續(xù)在高帶寬內(nèi)存領(lǐng)域領(lǐng)跑，其創(chuàng)新包括：存儲單元設(shè)計的創(chuàng)新（前道工藝改進）、后端堆疊增強以及在基礎(chǔ)層中集成邏輯電路（IVC）進行電壓控制。此外，隨著 AI 部署加速，內(nèi)存擠壓正在加劇，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性供應(yīng)短缺可能持續(xù)到 2030 年。然而，2028 年可能會成為轉(zhuǎn)折點，屆時新一波生產(chǎn)集群將開始上量。

HBM5 將是混合鍵合的真正爆發(fā)點：

HBM5 將成為混合鍵合真正的轉(zhuǎn)折點，支持 20 層以上的堆疊、更精細的間距和更高水平的帶寬，同時需要在 CMP、良率和成本方面取得突破以實現(xiàn)大規(guī)模制造。

對于 SK 海力士而言，早期采用應(yīng)用材料和 BESI 的集成解決方案提供了戰(zhàn)略優(yōu)勢，使其能夠滿足帶寬、延遲、功耗和速度方面的未來要求，無論過渡期的標準是否放寬。利用應(yīng)用材料的工藝模塊（CVD, PVD, ECD, CMP, 表面準備）經(jīng)驗和 Besi 的混合鍵合技術(shù)，將為實現(xiàn)先進、大批量芯片生產(chǎn)所需的穩(wěn)定性和一致性奠定必要基礎(chǔ)。

我們預(yù)計 SK 海力士將在 2029-2030 年推出 HBM5，與下一代 AI GPU 周期對齊，混合鍵合將在 HBM5 節(jié)點達到大規(guī)模應(yīng)用。

結(jié)論：

當 HBM 縮放超過約 16 層以及 AI 性能需求上升時，微凸點封裝已接近極限。混合鍵合提供了一條可擴展的路徑：亞 10μm（<10μm）的互連間距（相比之下微凸點為 20μm-40μm）、更高的帶寬和能源效率、與以邏輯芯片為中心的集成兼容。

隨著 HBM 越來越接近邏輯節(jié)點的工藝要求，混合鍵合對于維持性能縮放變得不可或缺。由應(yīng)用材料和 BESI 主導(dǎo)的 CMP 與鍵合協(xié)同優(yōu)化，正成為這一轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵賦能者。

SK 海力士從應(yīng)用材料和 BESI 采購集成式混合鍵合工具，將解決 HBM 制造中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，同時提供滿足下一代性能需求的戰(zhàn)略優(yōu)勢，維持其 HBM 領(lǐng)導(dǎo)地位，并驅(qū)動營收增長和市場份額提升。

https://counterpointresearch.com/en/insights/Hybrid-Bonding-Expands-from-Logic-to-Memory-SK-Hynix-Applied-Materials-BESI-Drive-Co-optimization-to-Scale-Next-gen-HBM

（來源：counterpoint）

*免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個人觀點，半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。

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