HBM 三大堆叠键合工艺：MR-MUF，TC-NCF 与混合键合。
SK 海力士以其专有的批量回流模制底部填充（Mass Reflow-Molded Underfill，简称 MR-MUF）先进封装工艺为核心，迅速占据领先地位。MR-MUF 技术结合了批量回流焊（MR）和模塑底部填充（MUF）两个关键步骤。批量回流 焊通过熔化堆叠芯片间的凸块实现芯片间的电气连接。随后，模塑底部填充在芯片 堆叠之间注入保护材料，增强了结构的耐久性和散热效果。具体到技术流程，DRAM 芯片下方设有用于连接芯片的铅基“凸块”。MR 技术通过加热熔化这些凸块完成焊 接。焊接完成后，进行 MUF 步骤，此时注入以优异散热性能著称的环氧树脂密封 剂，填充芯片间的空隙并封装。通过加热和加压使组件硬化，完成 HBM 的封装过 程。SK 海力士表示，MR-MUF 工艺确保了 HBM 中超过 10 万个凸点互连的高质 量，增加了散热凸点的数量，实现了更佳的散热效果。这些优势巩固了 SK 海力士 在 HBM 市场的竞争力，并助其在 HBM3 市场占据了领先地位。
和海力士不同，在 HBM 封装上，三星采用的是 TC-NCF（（thermal compression with non-conductive film）技术，也就是非导电薄膜热压缩工艺。该过程需要在高温高压环境下进行。而在每次堆叠芯片时，都会在各层之间放置一层不导电的薄膜。该 薄膜是一种聚合物材料，用于使芯片彼此绝缘并保护连接点免受撞击。随着发展，三 星逐渐减少了 NCF 材料的厚度，将 12 层第五代 HBM3E 的厚度降至 7 微米(μm)。公 司表示：“这种方法的优点是可以最大限度地减少随着层数增加和芯片厚度减小而可 能发生的翘曲，使其更适合构建更高的堆栈。”
在三星看来，HBM 的热阻主要受芯片间距的影响，而三星拥有先进的高密度堆 叠芯片控制技术，减少芯片之间 NCF 材料的厚度，并利用热压缩技术使芯片更加紧 密。这种创新方法实现了业界最小的 7 微米(um)芯片间距。此外，在芯片键合过程 中，三星策略性地设计了需要信号传输的小凸块和散热至关重要的大凸块。这种优化 增强了散热和产量。此外，应用工艺技术在有限的封装尺寸内最小化单个 DRAM 芯 片的尺寸，确保了卓越的量产能力和可靠性，从而提供了显着的竞争优势。
3.1铜铜-混合键合：兼具低间距、多接点、低厚度等特质
铜铜-混合键合（Cu-Cu hybrid bondind）是一种将介电键（SiOx）与嵌入金属 （Cu）结合形成互连的工艺技术。混合键合无需通过芯片间上下凸点的焊接实现互连，因为不依赖焊料，混合键合可实现超细间距和更小的接点尺寸，从而实现单位面 积上更多的接点数量。此项技术不仅可以使芯片节距达到 10μm 及以下，未来有望缩 小至 2μm 及以下，在散热效率上相较微凸点提升约 20%。
3.2混合键合设备的引入：国内外设备水平仍有差距
混合键合设备单机价值量高，行业头部领先优势明显。目前混合键合设备分为 两类：一种是基于wafer to wafer技术的，代表性公司有奥地利的EVG 与德国的SUSS， 另一种是基于 die to die 技术，此项技术可以用于支持 CoWos 先进封装，代表性公司 为荷兰的 Besi。同时由于在贴片机上存在精度越高设备价格越高的情况，因此混合键 合设备在定价上也将显著高于此前的 Flip chip（（装装芯片）或 TCB 键合系统，据 Besi 估计，键合设备价格将达到 200-250 万欧元每台。 应用领域广泛，混合键合设备预期需求增加。目前，混合键合已经成功用于商业 生产数据中心和其他高性能计算应用的高端逻辑设备。AMD 作为第一家推出采用铜 混合键合芯片的供应商。在 AMD Ryzen 7 5800x 的小芯片设计中，就采用了台积电 的混合键合技术 SoIC，将 7nm 64MB SRAM 堆叠并键合到 7nm 处理器上，使内存密 度增加了两倍。Meta 在 2024 IEEE 国际固态电路会议(ISSCC)介绍了其最新的采用 3D 堆叠芯片的 AR 处理器，也采用了混合键合技术并成功地在动作追踪上相较此前 产品速度提升了 40%。Yole 也指出，芯片到晶圆混合键合技术即将渗透到服务器、 数据中心以及未来的移动应用处理器（APUs）系统中。设备厂商 Besi 表示，混合键 合有潜力在未来十年成为 3 纳米以下器件的领先组装解决方案。预计存储领域未来 贡献混合键合设备明显增量，保守预计 2026 年需求量超过 200 台。
混合键合设备国内起步较晚，距国际领先水平仍有 5-6 年差距。目前国内的设备 厂商与海外的差距大约 5-6 年。要缩短这一时间差，国内企业首先需要与能够成熟 进行该工艺的企业（如日月光、台积电、矽品）合作，共同打磨设备，以实现设备与 工艺的匹配，随后可尝试逐渐与苹果，三星等终端厂商进行合作。 国内多家厂商正积极布局混合键合设备，目前国内混合键合上最具领先优势的 公司为拓荆科技。拓荆科技研发的晶圆对晶圆键合设备 Dione300 已成功通过验证并 投入商业使用，该设备的性能和产能指标均已达到国际领先水平。而其芯片对晶圆键 合的表面处理设备 Pollux 也已发送至客户处进行测试验证。芯源微公司生产的临时 键合设备和解键合设备已经获得了国内多家客户的青睐，并且订单量不断增加。华卓 精科推出的 UPHBS300 晶圆级键合机旨在与国际知名企业 EVG 竞争。此外，去年 12 月，芯睿科技这家国内设备制造商在完成一轮超过亿元人民币的融资后，专注于半导 体晶圆键合设备的研发，目前 wafertowafer 混合键合技术的开发正在稳步推进。国内 企业在混合键合技术领域的迅猛进步，将极大地促进我国半导体产业的技术革新和 产业升级。
