混合鍵合設備是什麼

混合鍵合設備是同時進行Cu-Cu直接金屬接合與氧化膜直接接合的先進封裝設備。不透過凸塊（焊料凸起），以數μm以下的間距將晶片與晶圓、或晶片與晶片直接接合。是HBM記憶體的晶粒堆疊・CoWoS的邏輯+HBM間接合・3D IC的面對面接合等，左右AI半導體效能之最先進封裝技術的核心設備。

重點整理

同時實現Cu-Cu直接接合＋氧化膜直接接合，不需凸塊即可進行超微細間距（＜10μm）連接

接合間距遠小於打線（>50μm）・覆晶（~100μm），實現高密度導線

熱膨脹係數（CTE）差異的影響小，最適合3D NAND・HBM・邏輯晶片堆疊

在TSMC-SoIC與Samsung X-Cube等GAA世代的3D IC封裝中，採用快速擴大

主要設備廠商：EV Group（EVG）・SUSS MicroTec・應用材料（Applied Materials）・Besi

什麼是混合鍵合？

混合鍵合（Hybrid Bonding）是同時進行銅（Cu）電極的金屬接合，以及其周圍絕緣膜（SiO₂）直接接合的接合技術。不使用凸塊（焊料凸起），將晶片表面鏡面研磨後直接接觸・加熱，使Cu彼此擴散接合。由於連接間距為數μm以下，極為微細，可實現高頻寬・低延遲・低功耗的3D堆疊。

為什麼混合鍵合在AI半導體受到矚目？

AI訓練・推論需要大量的記憶體頻寬，以超短距離連接HBM（高頻寬記憶體）與邏輯晶片的混合鍵合最為合適。與傳統的覆晶或打線相比，連接密度高出10至100倍，可大幅降低訊號延遲・功耗。搭載於輝達（NVIDIA）H100・B100等AI GPU的HBM，是以混合鍵合堆疊而成。

覆晶接合與混合鍵合有什麼不同？

覆晶接合透過焊料凸塊（直徑約50至100μm）接合，連接間距有其極限。混合鍵合不使用凸塊，直接使Cu電極接觸，因此間距可縮小到1至10μm。在連接密度・頻寬・電力效率各方面，混合鍵合都較優異，但對表面平坦化精度與無塵室環境的要求非常嚴格，設備成本也較高。

混合鍵合設備的主要廠商有哪些？

主要設備廠商中，EV Group（EVG，奧地利）與SUSS MicroTec（德國）是晶圓接合設備的2強。在晶片對晶圓（C2W）方面，應用材料（Applied Materials）・Besi・TOFLO也已加入。據說台積電的SoIC製程以EVG的晶圓接合設備為主力。

小晶片封裝設備是將依功能分割・個別製造的多顆小型晶片（小晶片），整合到1個封裝中的先進封裝設備。

玻璃核心基板・TGV加工設備，是為了將封裝載板的核心材料（core）從有機樹脂改為玻璃，在玻璃上形成貫穿通孔（TGV）或凹槽，並進行電鍍・導線製作・檢測的設備群。

HBM（High Bandwidth Memory：高頻寬記憶體）是將多顆DRAM晶粒與邏輯/基底晶粒以TSV（矽穿孔）垂直堆疊的3D堆疊記憶體封裝。

中介層封裝設備是在2.5D/3D IC架構中，將多顆晶片（晶粒）並排安裝・連接到單一中間基板（中介層）上的先進封裝設備。

面板級封裝（PLP・FOPLP）設備，是不使用圓形晶圓，而在515×510mm或600×600mm等方形大型面板上，進行晶片重新配置・封膠・重布線層（RDL）形成・凸塊形成的設備群…

TSV（Through Silicon Via）形成設備，是形成垂直貫穿矽晶圓的微細孔（通孔），並填入銅（Cu），以直接電氣連接堆疊晶片的先進封裝技術設備群。