本土设备三巨头，加码混合键合

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最近这些年，因为摩尔定律的放缓，产业很多目光都投向了先进封装。而随着先进封装向更高集成度发展，混合键合（Hybrid Bonding）正成为厂商重点布局的技术方向。国内设备企业也在加快相关布局，从技术研发到股权投资，混合键合背后的设备与工艺能力，正在受到越来越多关注。

近日，包括北方华创、中微公司以及拓荆科技在内的三大公司都宣布了收购（或投资），加码混合键合。

三大巨头，同期宣布

根据中微公司公告，为把握全球先进封装技术快速发展的产业机遇，完善公司在半导体设备领域的战略布局，公司的全资子公司中微临港拟以不超过人民币 35,000,000 元向青禾晶元进行增资，认购青禾晶元新增注册资本人民币 9,042 元，占青禾晶元本轮融资后注册资本的比例为 0.5000%；本轮投资方中微临港，连同其他十七方投资方拟合计向青禾晶元增资 2.5 亿元，青禾晶元的注册资本由 174.3799 万元增资至180.8385 万元。连同前期增资所取得的股权，本轮增资后中微临港合计持有青禾晶元注册资本比例为 7.0718%。

中微表示，本次投资标的青禾晶元定位为先进半导体键合集成技术与方案提供商，核心业务以“高端键合装备制造+整线服务”为根基，产品主要包括晶圆键合设备、芯片键合设备和表面处理设备。技术广泛应用于先进封装、半导体器件制造、晶圆级异质材料集成及 MEMS 传感器等前沿领域，致力于构建全产业链解决方案。

北方华创科技集团股份有限公司（以下简称“公司”）也发布公告称，公司全资子公司北京北方华创微电子装备有限公司（以下简称“北方华创微电子”）于 2026 年 10月 15 日与北京集成电路装备产业投资并购二期基金（有限合伙）（以下简称“装备二期基金”）签署《股权转让协议》，北方华创微电子拟以现金方式收购装备二期基金持有的北京诺合键维设备有限公司（以下简称“诺合键维”）100%股权，交易金额为 40,456.07 万元。

据介绍，诺合键维在光学对准、补偿算法、机械运动控制、精密震动控制、键合头设计等混合键合设备核心环节形成了关键技术储备，出厂设备已经实现纳米级精度对准，产品已获得重复订单，并正在与其他多家头部客户合作开展设备验证以及意向订单洽谈，具有较强的市场竞争力和良好的发展前景。

拓荆科技也公告称，公司拟通过发行股份及支付现金方式购买无锡尚积 82.97%股份、上海泰纳微100%股权和无锡宽行 100%股权，并向不超过 35 名特定投资者发行股份募集配套资金。本次交易后，上市公司将直接及间接持有无锡尚积 100%股份。

据介绍，上市公司与无锡尚积均聚焦半导体前道核心设备赛道，双方具备高度协同性与互补性。本次交易前，上市公司主营业务重点聚焦薄膜沉积设备和应用于三维集成领域的先进键合设备及配套量检测设备（以下统称“三维集成设备”），产品广泛应用于先进存储、先进逻辑、功率器件、Micro-OLED、硅光技术、图像传感器（CIS）等领域。其中，上市公司薄膜沉积设备主要聚焦 PECVD、ALD 和 Gap-Fill CVD（包括SACVD、HDPCVD、Flowable CVD）等核心品类，系我国薄膜沉积设备行业龙头企业。无锡尚积目前产品包括 PVD 设备、刻蚀设备等，其 PVD 设备产品在功率半导体、MEMS、射频芯片等细分领域具有国内领先地位和突出市场竞争优势；刻蚀领域目前聚焦干法刻蚀设备，主要应用于 MEMS 领域，并逐渐向功率器件、射频器件、先进封装等领域拓展。

“本次交易将快速补齐上市公司核心产品线，完善对主流薄膜沉积工艺和三维集成领域关键设备的覆盖，进一步加强在半导体设备领域的战略布局。”拓荆科技强调。具体而言，在三维集成领域，上市公司可整合双方的薄膜沉积设备、刻蚀设备、混合键合及配套量检测设备，形成覆盖薄膜、刻蚀、键合、量检测的成套三维集成设备方案，满足客户一站式采购与联合工艺开发需求，强化整体方案竞争力，提升客户粘性与单客户价值量。

为何都是混合键合？

AI算力需求持续增长，芯片性能提升正面临传统微缩路径的挑战。随着高性能计算和AI应用对晶体管、带宽及互连能力的要求不断提高，如何在有限空间内集成更多芯片，并降低数据传输的功耗和延迟，成为先进封装的重要课题。在这一背景下，混合键合（Hybrid Bonding）受到越来越多关注。

SK海力士在一篇技术文章中指出，混合键合通过取消传统凸块，实现介质与铜、铜与铜之间的直接连接，可以显著缩小芯片间距。传统焊料凸块的间距约为100微米，微凸块约为20微米，而铜对铜混合键合可将间距缩小至1微米以下。更密集的互连意味着更短的信号传输路径、更高的连接密度，以及更低的信号延迟和功耗。

对于HBM而言，混合键合的吸引力尤其明显。随着HBM向更高堆叠层数发展，传统热压键合（TCB）面临芯片间距、热膨胀应力和散热等方面的限制。SK海力士的文章提到，HBM4的I/O数量预计将从HBM3E的1024增加至2048，堆叠层数也有望达到16层至20层甚至更多。随着层数增加，传统微凸块和底部填充材料占据的空间，以及热积累问题，将进一步影响封装性能。混合键合通过直接连接铜与铜，能够缩小芯片间距、降低热阻，并为更高密度的3D堆叠提供基础。

不过，混合键合并不只面向HBM。SK海力士指出，该技术已应用于图像传感器、NAND、逻辑芯片及移动芯片，并逐渐拓展至AI服务器CPU、GPU和共封装光学（CPO）等领域。未来，DDR6及后续产品、Micro LED、背面供电网络和高带宽闪存等也可能成为其应用方向。

Applied Materials的另一篇报道则从设备和工艺角度，进一步解释了混合键合为何需要新的技术方案。该公司指出，AI加速器正在采用异构集成，将CPU、GPU、内存、I/O和电源管理等不同功能的芯粒整合在同一封装中，以改善电气和热性能，并降低功耗。传统微凸块互连通常采用25至50微米的间距，而混合键合可实现每平方毫米10万以上的连接密度，进一步提升芯粒之间的互连能力。

但要让混合键合真正走向规模化，设备和工艺整合仍是关键。Applied Materials指出，混合键合不仅需要形成铜和介质的连接结构，还涉及表面处理、清洗、精确对准及键合等多个步骤。芯片表面若存在颗粒、残留物或边缘缺陷，可能影响键合质量；经过等离子体活化和水处理的表面，其活化状态也会随时间变化，进而影响连接强度和可靠性。

因此，Applied Materials提出，需要将混合键合设备、表面处理、清洗、计量检测等环节整合起来，减少不同工序之间的等待时间，并在受控环境中完成晶圆传输，以降低污染和工艺波动。

总而言之，混合键合通过取消传统焊料凸块，实现更细间距、更高密度的芯片互连，从而缩短信号传输路径，提升带宽并降低功耗。随着芯片向3D堆叠和异构集成发展，传统封装逐渐面临互连密度限制，混合键合因此成为突破集成瓶颈的重要技术。不过，其规模化应用仍取决于工艺精度、良率、成本和可靠性。

如上文所说，混合键合的确对产品的性能提升非常明显，但面临的挑战也是不可忽视的：首先在于对芯片表面质量和加工精度的要求极高。报道指出，表面即使存在纳米级凸起或翘曲，也可能影响芯片之间的紧密结合。此外，铜垫高度也需要精确控制：凹陷过深会导致铜与铜难以接触，过浅则可能将晶圆顶开，影响键合效果。

其次，键合强度和生产效率仍有待提升。芯片完成初始连接后，通常还需要经过退火，才能形成更牢固的连接；这一过程可能耗时数小时，并需要较高温度。如何降低退火温度、缩短处理时间，同时改善铜互连的导电性和稳定性，是报道提及的技术难点。

此外，芯片对晶圆（D2W）混合键合的对准难度较大。相比晶圆对晶圆（W2W），D2W需要将单颗芯片精确放置到晶圆对应位置，报道指出其互连间距仍存在差距。因此，混合键合要实现更广泛应用，仍需在表面精度、键合强度、对准能力和生产效率之间取得平衡。

在这些国产龙头的加码下，国产混合键合，有望再度加速。

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