过去20年里，我们见证了封装技术从Wire Bonding到Flip Chip，再到2.5D、3DIC的跃迁。而现在，一项已经沉淀二十年的底层互联技术——混合键合（Hybrid Bonding），正悄然跨过验证期，走向真正的产业放量。

从影像传感器，到高带宽内存，再到chiplet时代的计算互联，它不是未来的某种可能，而是当下正在形成的新范式。

这不是材料的创新，不是工艺的改良，而是一次连接逻辑的彻底重写。

DBI，不再“概念”，而是“平台”

DBI，全称 Direct Bond Interconnect，是混合键合的标准实现形式。由Ziptronix（现为Adeia）最早提出，已走过了20余年的技术演进。

和传统flip chip用焊料连接金属不同，DBI 是一种“固态互联”：

·在室温下，氧化物层之间自发形成键合界面（无需压力）

·在中低温（150-400℃）下，金属之间发生原子扩散，实现电性连接

·互联Pitch可达0.4μm，互联密度高达625万个/mm²

在一个100μm直径的区域内：

·flip chip（40μm pitch）只能塞进5个互联点；

·DBI（1μm）可以做到7850个；

·DBI（0.4μm）甚至可以接近5万个互联点！

这不仅仅是互联密度的飞跃，更是整个芯片架构设计方式的重塑。

         DBI，是我们第一次拥有一个真正“接近SoC级互联密度”的封装方式。

        Chiplet互联的“最后一公里”被打通了

       Chiplet正在成为新一代高性能芯片架构的主流路径。

·它让系统更模块化、更高效；

·但它也对互联提出了极高的要求：高密度、低功耗、低延迟。

传统封装方式的带宽和功耗，远无法支撑chiplet的协同效率。

而DBI提供了答案：

·实现超小间距、低串扰的互联

·节省封装空间，提升带宽密度

·避免再流、助焊剂残留等良率问题

这也是为何AMD的V-Cache采用了D2W DBI来实现3D缓存堆叠，背后正是为了让chiplet之间具备SoC级的通信效率。

W2W已成熟，D2W正在起飞

根据报告内容，目前混合键合的量产形态主要分为两种：

·W2W（Wafer-to-Wafer）：已经在BSI-CIS、Flash等场景成熟应用，适合同尺寸、大规模复制类产品；

·D2W（Die-to-Wafer）：更适合异构集成、chiplet封装等多样化需求，具备更高自由度，但挑战更多。

例如：

在报告中，Adeia展示了D2W混合键合从清洗、活化、键合、退火、到检验的完整流程，每一个步骤都已经可以标准化、模块化运作。

从研究走向量产，难点被一个个攻克

报告清晰指出了量产路径中的关键挑战与技术应对：

1. 表面平整度控制（CMP）

·目标是铜金属区<3nm recess variation；

·Adeia已在300mm晶圆上验证，达到±0.9nm标准偏差；

·保证键合温度下降，提升界面质量。

2. 颗粒控制与清洗

·Dicing过程中保护die表面，边缘无chipping；

·Post-dicing清洗去除顽固颗粒；

·P&P流程中防止再污染。

3. 活化处理（Plasma）

·使用等离子体处理活化表面，使其粘结能超过1500mJ/m²；

·即使放置1个月后仍保持高强度。

4. 键合设备能力

·D2W键合已具备250nm对准精度；

·Clean robotic motion设计，保证die-on-tape流程稳定；

·W2W已实现50nm级高精度量产。

5. 缺陷识别与分析

·使用CSAM检测空洞；

·PSI光学干涉对比AFM，实现1000倍速度提升；

·支持全晶圆层级的recess map分析（覆盖超1000万互联点）

          每一个微小步骤的稳定控制，都是混合键合能否量产的分水岭。

OSAT的窗口期来了

过去，这项技术由IDM巨头掌握，掌控着工艺链的全部环节。但现在，报告明确指出：

      “OSAT厂正借助自身在Flip Chip领域的成熟经验，加速进入D2W混合键合工艺链。”

这意味着：

·OSAT 不需要完全重建产线；

·可以基于现有设备升级（如共用die bonder、清洗、等离子系统）；

·成本门槛下降，生态将更快扩展；

·中小foundry也将通过混合键合获得性能弯道超车机会。

简而言之，混合键合的时代，不只是巨头的游戏，而是整个封装产业的换代时刻。

写在最后：混合键合，不再是“高不可攀”的未来

看完这份报告，再回顾近几年的行业动态，你会意识到：Hybrid Bonding并不是一个实验室技术，而是一个正在发生的范式转移。

·互联密度提升千倍以上；

·工艺标准化正在完成；

·芯片架构设计因它而变；

·制造流程正逐步“平民化”；

·OSAT、Small Foundry 等新玩家获得产业参与权；

更重要的是，它连接了SoC的梦想与chiplet的现实。

混合键合已经不是“可选项”，而是下一代封装互联的基础设施。

         技术的未来，往往不是在发布会上诞生的，而是在一台键合机安静运行时实现的。

来源：《半导体产业报告》

          免责申明：文章版权归原作者所有，如您（单位或个人）认为内容有侵权嫌疑，敬请立即通知我们，我们将第一时间予以更改或删除。