文章核心观点 先进封装，特别是混合键合技术，正成为后摩尔时代提升芯片算力的关键引擎。随着AI/HPC和HBM需求的爆发式增长，混合键合技术因其高密度、高性能的互连优势，正从研发走向大规模量产，市场前景广阔。全球半导体巨头正加速相关产能投资，而中国设备厂商也在该领域实现技术突破，国产替代进程加速。 混合键合技术概述 - 定义与原理：混合键合是一种结合介电键合和金属互连的先进封装技术，通过在键合界面嵌入铜焊盘实现晶圆或芯片间的永久电连接，无需焊料凸块，适用于互连间距小于或等于10微米的场景[8] - 技术演进：键合技术从1975年代的引线键合，历经倒装芯片、热压键合、高密度扇出，发展到2018年后的混合键合时代，连接密度从5-10个/平方毫米提升至1万-100万个/平方毫米，单位比特能耗从10皮焦/比特降至低于0.05皮焦/比特[10][11][12] - 工艺分类：主要分为晶圆到晶圆和芯片到晶圆两种工艺，后者在异构集成、降低缺陷率方面更具灵活性，但生产率通常低于前者[14][15] 混合键合的优势与挑战 - 核心优势： - 极致互连密度：可实现1微米以下的互连间距，单位面积I/O接点数量较传统凸块键合提升千倍以上，大幅提升数据传输带宽[23] - 工艺兼容性与成本优化：兼容现有晶圆级制造流程，可与TSV等技术结合[24] - 三维集成灵活性：支持逻辑、存储、传感器等不同功能单元的垂直堆叠，推动3D IC和Chiplet架构发展[24] - 主要挑战： - 良率与对准：需要亚微米级对准，任何芯片缺陷都可能导致整个堆叠模组报废，量产要求良率高于99.9%[26] - 表面与洁净度要求：表面粗糙度需小于0.1纳米，生产环境洁净等级需达到ISO3以上，远高于传统标准[26] - 测试流程复杂：相比微凸点技术，混合键合后的测试更为困难[26] 混合键合的未来市场需求 - HBM驱动：在HBM5 20hi世代，三星、美光、SK海力士三大制造商已确定采用混合键合技术，以满足AI/HPC的极端需求，HBM4/5占比将逐步放量[28] - 台积电SoIC技术：台积电的SoIC技术采用混合键合，其AP7工厂计划将2025年SoIC产量翻番至1万片，并预计2026年再翻一番[29][30] - 全球资本开支：全球范围内接近1000亿美元的投资正在进行或已规划，用于建设新的先进封装产能[33] - 市场规模预测： - 到2030年，全球已安装的混合键合系统累计数量预计将达到960至2000台[35] - 全球混合键合设备市场规模预计从2023年的1.2349亿美元增长至2030年的6.1842亿美元，年复合增长率为24.7%[37] - 亚太地区市场增长尤为显著，预计从2023年的8140万美元增长至2030年的4.2472亿美元，年复合增长率为26.05%[37] 海内外主要参与企业 - 海外竞争格局：市场长期由EV Group、Besi等国际巨头主导，其中Besi在2023年市占率高达67%，全球前五大厂商占有约86%的市场份额[44] - 海外厂商进展： - Besi：其混合键合设备Datacon 8800系列精度可达0.2微米以上，截至2025年累计订单已超100套，客户包括台积电、英特尔、三星等[46] - ASMPT：已向逻辑芯片客户交付首台混合键合设备，并获下一代HBM应用订单[46] - EV Group：2021年推出行业首部商用D2W键合应用系统，2022年在SoC堆叠中实现100%良率[46] - 中国设备市场： - 键合机国产化率预计从2021年的3%提升至2025年的10%[47] - 拓荆科技：推出国产首台量产级W2W混合键合设备Dione 300，已获重复订单，2024年营收41.03亿元，同比增长51.7%[47][49][50] - 百傲化学（芯慧联）：其控股公司芯慧联芯推出D2W和W2W混合键合设备，2025年上半年半导体业务营收3.35亿元[47][54][55] - 迈为股份：已开发晶圆混合键合设备并交付多家客户，2025年上半年半导体及显示业务营收1.27亿元，同比增长496.9%[47][60] BESI的行业地位与成功要素 - 市场领导地位：Besi在混合键合设备市场占据绝对龙头地位，2023年市占率67%，2024年先进封装业务毛利率达65.2%[44][68] - 技术领先性：其混合键合技术将互连密度提升至每平方毫米10000个以上，键合精度达0.5-0.1微米，单位比特能耗低于0.05皮焦/比特[70][71] - 战略合作：与应用材料强强联合，共同开发全集成混合键合解决方案，与ASMPT和EVG的合作模式也证明了行业合作研发的可行性[73] - 订单增长动力：2025年第三季度新增订单环比增长36.5%，主要受亚洲外包半导体封装和测试公司对数据中心、光子学及AI相关计算应用的设备需求驱动[79]