东吴证券最新半导体键合设备行业深度报告指出，后摩尔时代下先进封装追求更高传输速度与更小芯片尺寸，键合技术正经历从引线键合到倒装、热压、再到混合键合的持续演进。混合键合仅需铜触点即可实现高密度互联，互联密度从传统5-10 I/O/mm²提升至1万-100万 I/O/mm²。Besi预计2030年混合键合设备累计需求将超1400套，对应价值量约28亿欧元（约200亿人民币）。HBM4将全面导入混合键合，国产设备商拓荆科技、迈为股份等正加速突破。
键合技术持续演进，混合键合成为先进封装终极方案
键合是通过物理或化学方法将两片晶圆贴合在一起，以辅助半导体制造或形成异质复合晶圆【4†L3-L4】。封装技术经历了从引线键合（1975年）到倒装芯片键合（1995年）、热压键合（2012年）、扇出封装（2015年），最终到混合键合（2018年）的持续演变【11†L3-L5】。
不同键合技术的性能差异显著。引线键合连接密度仅5-10 I/O/mm²，精度20-10μm，能耗10pJ/bit；而混合键合连接密度达1万-100万 I/O/mm²，精度0.5-0.1μm，能耗低于0.05pJ/bit【11†L6-L12】。10μm凸点间距提供的I/O数量约是200μm凸点间距的400倍【12†L3-L5】。50-40μm凸点间距可通过倒装键合实现，40-10μm需用热压键合，而10μm以下则必须采用混合键合技术【12†L6-L8】。
热压键合市场稳步增长，HBM3推动TCB需求扩张
热压键合（TCB）解决了芯片凸点间距缩小时倒装键合回流焊步骤中出现的翘曲和精度问题。当凸点间距达40μm以下时，TCB成为主流。TCB从芯片顶部加热，仅芯片和C4焊料升温，最大限度减少基板、裸片翘曲倾斜问题，因此多叠层HBM3通常采用TCB【14†L3-L8】。
2023年全球热压键合机市场销售额达1.04亿美元，预计2030年将达2.65亿美元，年复合增长率14.5%【15†L3-L5】。HBM3应用中多层芯片堆叠技术依赖热压键合工艺，推动了TCB市场的快速增长。全球热压键合机市场CR5约88%，主要参与者包括ASMPT、K&S、BESI、Shibaura和SET【15†L8-L10】。ASMPT的FIREBIRD TCB系列已批量交付超250台【15†L8-L9】。
混合键合性能全面领先，HBM4将全面导入
混合键合因其键合界面同时包含金属和介质两种材料，通过堆叠接触方式实现电气互联。不需要金属引线或微凸点，仅通过铜触点实现短距离电气互连【16†L3-L6】。混合键合工艺主要包括键合前CMP和表面活化处理、室温预对准键合、热退火处理三个关键步骤【16†L8-L12】。
混合键合性能优势显著。AMD混合键合芯片相较MI300（热压键合）：互连密度提高15倍、速度提升11.9倍、带宽密度提升191倍、能耗降低20倍【17†L8-L10】。混合键合HBM芯片可实现降低20%堆叠热阻、提高20%信号完整性、降低17%动态功耗、减少87% TSV互连面积【17†L12-L14】。HBM3中，美光和三星采用非导电膜热压键合，海力士采用MR-MUF技术。韩系三巨头预计从HBM4开始用混合键合全面替代其他键合方式【21†L5-L8】。
2030年混合键合设备需求达28亿欧元
随着芯片复杂度提升，固晶步骤激增。以AMD EPYC处理器为例，从2017年第一代到2023年第四代，键合步骤从4次增至超50次，键合技术从倒装迭代至混合键合+倒装【23†L3-L5】。Besi为此开发的8800 Ultra混合键合设备，单价比倒装键合机贵3-5倍【23†L5】。
Besi预计混合键合工艺2025年逐步导入存储器生产，2027年应用于手机处理芯片。2030年前混合键合设备累计需求预计超1400套，对应设备价值量约28亿欧元【23†L6-L9】。目前混合键合设备主要供应商包括BESI（市占率67%）、奥地利EVG、德国SUSS和中国香港ASMPT【24†L3-L5】【23†L8-L9】。
键合技术演进对比| 技术 | 推出时间 | 连接密度 | 精度 | 能耗/bit |
|---|
| 引线键合 | 1975 | 5-10 I/O/mm² | 20-10μm | 10pJ |
| 倒装芯片键合 | 1995 | 25-400 I/O/mm² | 10-5μm | 0.5pJ |
| 热压键合 | 2012 | 156-625 I/O/mm² | 5-1μm | 0.1pJ |
| 混合键合 | 2018 | 1万-100万 I/O/mm² | 0.5-0.1μm | <0.05pJ |
