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半导体行业分析手册之二:混合键合设备:AI算力时代的芯片互连革命与
东兴证券· 2026-01-26 18:09
报告行业投资评级 - 报告未明确给出对行业整体的投资评级 报告的核心观点 - 混合键合技术是后摩尔时代突破算力瓶颈的关键使能技术,其需求正由AI/HPC和HBM的爆发式增长强力驱动 [7][112] - 当前混合键合设备市场由海外龙头主导,但国产替代机遇明确 [7][112] - 行业已进入高速落地期,相关设备需求预计在2030年前实现数倍增长 [5] 根据相关目录分别进行总结 混合键合技术概述 - 混合键合是一种先进的封装技术,通过铜-铜直接键合取代传统凸块,实现10μm以下的超精细间距互连,在互连密度、带宽、能效和单位互连成本上带来数量级提升 [4] - 其工艺分为晶圆对晶圆和芯片对晶圆,前者适合存储等均匀小芯片,后者适合大芯片及异构集成 [4] - 该技术已从引线键合、倒装芯片、热压键合、扇出封装演进而来,连接密度从5-10/mm²提升至1万-100万/mm²,能耗/比特降至<0.05 pJ/bit [16][17] - 主要应用于3D NAND、CIS,并正加速向HBM、AI芯片、DDR6+及SoIC等高性能计算场景扩展 [4][25] 混合键合的优势与挑战 - **优势**:可实现1μm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;兼容现有晶圆级制造流程;支持三维集成与异构设计 [29][30] - **挑战**:需要解决表面光滑度、洁净度、对准精度、良率控制及测试流程复杂等难题,例如CMP阶段表面粗糙度需<0.1 nm,洁净度需ISO3以上 [31] 未来市场需求 - **HBM驱动**:在HBM5 20hi世代,三大主要HBM制造商已确定采用混合键合技术以突破物理极限 [33] - **逻辑芯片驱动**:台积电SoIC技术采用混合键合,其AP7工厂旨在提高SoIC产量,预计2025年产量翻番至1万片,2026年再翻一番 [38][39] - **全球产能扩张**:全球范围内约有1000亿美元的投资正在进行中或已规划,用于建设新的先进封装产能 [43] - **市场预测**: - 根据BESI预测,到2030年,全球已安装的混合键合系统累计数量将达到960至2000台 [44] - 全球混合键合技术市场预计从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% [48] - 其中,亚太地区市场预计从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% [48] - 2024年全球半导体设备销售额达1171亿美元,中国为496亿美元,连续第五年成为全球最大市场 [49] 主要参与企业 - **海外龙头**:市场呈现“海外主导”格局,荷兰BESI占据绝对龙头地位,2023年市占率高达约67%,2024年约占70% [5][57] - BESI旗舰产品Datacon 8800 CHAMEO ultra plus AC能够实现100nm的对准精度与2000 CPH的吞吐量 [6][104] - 其先进封装业务毛利率超过65% [6] - 2024年营业收入6.075亿欧元,同比增长4.9% [95] - 与应用材料(AMAT)有战略股权合作(AMAT持股9%为最大股东),共同开发全集成混合键合解决方案 [6][100] - **中国厂商(国产突破)**: - **拓荆科技**:已推出国产首台量产级混合键合设备Dione 300并获得重复订单,2024年营收41.03亿元,同比增长51.7% [5][63][64] - **百傲化学**:通过控股子公司芯慧联布局,其混合键合设备已交付客户并进入产业化验证阶段,2025H1半导体业务营收3.35亿元 [5][61][73] - **迈为股份**:混合键合设备已交付客户,对准精度达±100nm,2025H1半导体及显示业务营收1.27亿元,同比增长496.9% [5][61][82] - **国产化率**:2021年键合机国产化率仅为3%,预计2025年有望达到10% [61] 投资建议与受益标的 - 投资建议认为混合键合技术是关键使能技术,需求由AI/HPC和HBM驱动,国产替代机遇明确 [7][112] - 受益标的包括:拓荆科技、百傲化学、迈为股份等 [7][112]