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在先进封装领域,混合工艺主要是指混合键合技术。它正成为突破芯片性能瓶颈、实现三维集成的关键,尤其在高带宽内存和人工智能芯片中扮演着核心角色。
下面这个表格梳理了混合键合的主要类型及其核心市场应用,可以帮助你快速建立整体认知。
工艺类型 | 核心特点 | 主要优势 | 典型市场应用 |
晶圆对晶圆 (W2W) | 两片已完成电路制造的整片晶圆直接键合 | 工艺效率高,对准精度和吞吐量佳 | - CMOS图像传感器:索尼、三星等用于高端手机摄像头,将像素层与逻辑层堆叠。 |
- 3D NAND闪存:铠侠、西部数据等用于超高层数存储芯片的堆叠。 | |||
芯片对晶圆 (D2W) | 将预先切割、测试好的芯片(Die)键合到基础晶圆上 | 灵活性高,支持异构集成,可避免整片晶圆良率损失 | - HBM高带宽内存:SK海力士、三星、美光计划用于HBM4/5,实现16层以上堆叠。 |
- AI处理器与Chiplet:台积电SoIC平台为AMD 3D V-Cache等产品提供支持;博通、英伟达等用于高算力芯片。 |
简单来说,混合键合是一种颠覆性的互联技术。它去除了传统的锡球或铜柱凸块,让芯片通过铜-铜直接键合和介质-介质键合永久地连接在一起。这带来了几大核心优势:
混合键合的市场驱动力非常明确,主要来自人工智能、高性能计算和数据中心对算力与带宽的极致追求。
HBM:混合键合的主战场
随着AI模型对内存带宽要求越来越高,HBM的堆叠层数需要从当前的12层向16层甚至20层以上发展。传统的热压键合技术面临瓶颈,而混合键合能将层间间距压缩至接近为零,是突破堆叠高度和散热限制的必然选择。预计2026年后,混合键合将在HBM5等新一代产品中大规模应用。
AI处理器与Chiplet:实现高性能异构计算
对于CPU、GPU等大型芯片,混合键合是实现3D堆叠和Chiplet架构的核心。例如,AMD 通过台积电的SoIC技术,将额外的缓存芯片堆叠在处理器上方,显著提升了性能。博通 的3.5D封装平台也利用混合键合实现了极高的信号密度。这为未来更复杂的异构集成提供了可能。
展望未来,混合键合技术将继续向更小的互联间距演进,并进一步拓展到智能汽车、微显示器等新兴领域。根据预测,到2030年,全球混合键合设备市场规模有望达到13亿美元,年复合增长率保持在30%左右,显示出巨大的市场潜力。
当然,这项技术也面临着挑战,主要是设备精度要求极高、初期投资成本巨大。但随着更多厂商投入和技术逐渐成熟,成本有望下降,应用范围将进一步扩大。
水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。
污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。
这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。
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