先進(jìn)封裝爆發(fā)，但TC Bonding讓Hybrid Bonding推遲進(jìn)入市場(chǎng)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）熱壓鍵合技術(shù)（TC Bonding）作為一種先進(jìn)封裝技術(shù)，通過(guò)同時(shí)施加熱量與壓力實(shí)現(xiàn)材料連接。其核心原理是借助熱能促使金屬凸點(diǎn)（如銅凸點(diǎn)）表面原子擴(kuò)散，并結(jié)合機(jī)械壓力形成原子級(jí)鍵合，進(jìn)而構(gòu)建起穩(wěn)定的電氣與機(jī)械連接。

在 SEMICON CHINA 2025 前夕，庫(kù)力索法執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理張贊彬（Chan Pin Chong）在接受媒體采訪時(shí)表示，隨著 AI 芯片尺寸持續(xù)增大，芯片利用率仍有提升空間，因此市場(chǎng)正逐步從傳統(tǒng)圓形晶圓（Wafer）向更大的方形 Panel 轉(zhuǎn)變。當(dāng)前市場(chǎng)策略是從 310×310mm 發(fā)展至 600×600mm，這一趨勢(shì)旨在滿足 AI 發(fā)展帶來(lái)的更大封裝需求。針對(duì)這一趨勢(shì)，TC Bonding 技術(shù)具備諸多關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：其一為無(wú)焊劑（Fluxless）；其二是能夠?qū)崿F(xiàn)超高密度封裝，間距可達(dá) 10 微米以下；其三是采用銅 - 銅結(jié)合方式，適配更大的 Panel Size。

基于此，張贊彬認(rèn)為，目前 TC Bonding 依舊是市場(chǎng)上最為熱門的技術(shù)，而 Hybrid Bonding 可能在更晚時(shí)間才會(huì)廣泛應(yīng)用。

TC Bonding 的優(yōu)勢(shì)及庫(kù)力索法的設(shè)備方案?

正如張贊彬所說(shuō)，在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，TC Bonding 具有眾多顯著優(yōu)勢(shì)。首先，TC Bonding 的無(wú)焊劑（Fluxless）特性能夠大幅提升鍵合精度，減少傳統(tǒng)回流焊中常見(jiàn)的翹曲、偏移或橋接等缺陷。其次，TC Bonding 可拓展至多種材料體系，例如銅 - 銅直接鍵合，使其能夠契合未來(lái)的封裝需求。

庫(kù)力索法先進(jìn)封裝事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理趙華闡述了該公司研發(fā)無(wú)焊劑（Fluxless）TC Bonding 的原因。隨著鍵合間距（bond pitch）不斷縮小，當(dāng) bond pitch 小于 45 微米時(shí)，芯片中間密度會(huì)越來(lái)越高，此時(shí)傳統(tǒng)助焊劑方式容易出現(xiàn)助焊劑清洗不徹底的情況。而且，目前針對(duì)助焊劑清洗是否干凈尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，只能在后續(xù)可靠性測(cè)試中才會(huì)發(fā)現(xiàn)助焊劑殘留問(wèn)題，這給眾多客戶帶來(lái)了困擾。而庫(kù)力索法的無(wú)焊劑（Fluxless）TC Bonding 解決方案采用甲酸蒸汽去除錫或銅表面的氧化物，有效避免了這一問(wèn)題。

更為關(guān)鍵的是，除了邏輯大芯片，現(xiàn)階段先進(jìn)封裝的幾乎每一個(gè)步驟都離不開(kāi) TC Bonding。它能夠支持基板級(jí)和晶圓級(jí)封裝，為多芯片異構(gòu)集成（如 EMIB、Foveros）奠定技術(shù)基礎(chǔ)。因其適用于高密度互連場(chǎng)景，已成為 HBM 主要堆疊技術(shù)之一。張贊彬指出，HBM 可能涉及 8 層、12 層甚至 16 層以上的堆疊，所以在 HBM 領(lǐng)域，TC Bonding 的需求量預(yù)計(jì)將遠(yuǎn)超邏輯芯片，市場(chǎng)規(guī)模也將進(jìn)一步擴(kuò)大。“我們預(yù)計(jì)，TC Bonding 的總可用市場(chǎng)（TAM）可能超過(guò) 3 億美元（現(xiàn)有市場(chǎng)規(guī)模）。”?

當(dāng)前，全球 HBM 市場(chǎng)正處于爆發(fā)階段。高盛研究報(bào)告顯示，預(yù)計(jì) 2023 年至 2026 年間，全球 HBM（高帶寬存儲(chǔ)芯片）市場(chǎng)規(guī)模將迎來(lái)約 100% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率，并在 2026 年達(dá)到 300 億美元的驚人規(guī)模。在市場(chǎng)的積極推動(dòng)下，TC Bonding 的市場(chǎng)前景十分樂(lè)觀。

庫(kù)力索法推出的 APTURA 系列設(shè)備便是其 TC Bonding 解決方案，目前該系列有兩種型號(hào)，分別適用于芯片和基板（substrate）。據(jù)介紹，APTURA 系列設(shè)備能夠完全解決超大晶片及超精細(xì)微型凸塊中助焊劑殘留的問(wèn)題，同時(shí)有助于異構(gòu)集成以及將小晶片的微型凸塊焊接間距從 35μm 縮小至 10μm。?

談及技術(shù)迭代，張贊彬認(rèn)為，F(xiàn)lip - chip 倒裝封裝從 100 微米發(fā)展到 70 微米，若要實(shí)現(xiàn) 50 微米以下的封裝間距，則需要 TC Bonding。目前，庫(kù)力索法的 TC Bonding 解決方案已能實(shí)現(xiàn) 10μm 以下的間距，而此前 10μm 以下的間距需要借助 Hybrid Bonding。如今有了庫(kù)力索法的方案，Hybrid Bonding 的布局時(shí)間得以進(jìn)一步延后。

實(shí)際上，Hybrid Bonding 作為先進(jìn)封裝的核心技術(shù)，雖然為 3D 集成和異構(gòu)封裝提供了突破性解決方案，但在工藝實(shí)現(xiàn)、材料兼容性和量產(chǎn)能力等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。更為棘手的是，Hybrid Bonding 嚴(yán)重依賴高精度設(shè)備，且需要額外工藝（如臨時(shí)鍵合 / 解鍵合、表面活化），導(dǎo)致整體成本居高不下。因此，張贊彬在采訪中表示，Hybrid Bonding 是一項(xiàng)大額投資，現(xiàn)階段 TC Bonding 具有顯著的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

趙華對(duì) TC Bonding 和 Hybrid Bonding 進(jìn)行了對(duì)比。首先是化學(xué)機(jī)械拋光（CMP），Hybrid Bonding 對(duì) CMP 的要求極高，甚至要求達(dá)到 0.3 - 0.5 納米。相比之下，無(wú)焊劑（Fluxless）的 TC Bonding 在進(jìn)行 Cu - CU Bonding 時(shí)，CMP 達(dá)到 3 納米左右即可。

其次是切割（Dicing），Hybrid Bonding 必須采用等離子切割，因?yàn)榈入x子能夠更好地控制顆粒（particle）的產(chǎn)生。若 Hybrid Bonding 過(guò)程中有一顆或兩顆 particle 存在于芯片中間，就會(huì)引發(fā)虛焊。而無(wú)焊劑（Fluxless）的 TC Bonding 僅需采用傳統(tǒng)刀切以及標(biāo)準(zhǔn)水洗即可。

再者是潔凈度要求，Hybrid Bonding 對(duì)工廠環(huán)境要求極高，甚至需達(dá)到 Class10 標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器則要達(dá)到 Class1 標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)等同于晶圓廠標(biāo)準(zhǔn)；而無(wú)焊劑（Fluxless）的 TC Bonding 只需在千級(jí)環(huán)境下即可，傳統(tǒng)封裝廠便能滿足這一要求，無(wú)需進(jìn)行高額投資打造無(wú)塵環(huán)境。?

多設(shè)備亮相 SEMICON CHINA 2025

在 SEMICON CHINA 2025 上，庫(kù)力索法特別設(shè)置了無(wú)焊劑（Fluxless）TC Bonding 展區(qū)，同時(shí)還展示了一些新設(shè)備，如全新垂直線焊解決方案 ——ATPremier MEM PLUS?等。

ATPremier MEM PLUS?是庫(kù)力索法專為晶圓級(jí)存儲(chǔ)器件打造的球焊和線焊技術(shù)方案平臺(tái)，通過(guò)創(chuàng)新的垂直線焊技術(shù)，能夠解決當(dāng)今快速發(fā)展的半導(dǎo)體市場(chǎng)中新興的高端存儲(chǔ)器應(yīng)用問(wèn)題。ATPremier MEM PLUS?的主要特性包括：?
·卓越的成本效益（CoO）優(yōu)勢(shì)?
·先進(jìn)的工藝能力，可滿足復(fù)雜的 memory 封裝需求?
·全線影像系統(tǒng)和檢測(cè)功能?
·能夠支持最大 300mm 的晶圓?
·自動(dòng)晶圓送料系統(tǒng)?

庫(kù)力索法球焊機(jī)事業(yè)部資深產(chǎn)品經(jīng)理范凱表示，ATPremier MEM PLUS?可提供三個(gè)主體模塊制程：傳統(tǒng)線焊鍵合方案支持、垂直線應(yīng)用、球焊倒裝焊工藝支持。此外，在設(shè)備硬件方面，ATPremier MEM PLUS?也進(jìn)行了拓展，配備了更優(yōu)質(zhì)的視覺(jué)系統(tǒng)。針對(duì)晶圓體迭代以及疊層芯片結(jié)構(gòu)，視覺(jué)系統(tǒng)需要針對(duì)每一層不同芯片更清晰地識(shí)別焊接位置，這就需要拓展鏡頭。針對(duì)影像系統(tǒng)，ATPremier MEM PLUS?還提供配套監(jiān)控檢查類功能。設(shè)備主體可支持 8 寸及 12 寸晶圓的應(yīng)用，能夠提供晶圓級(jí)的互聯(lián)配套方案。

智能結(jié)果導(dǎo)向工藝套件是 ATPremier MEM PLUS?的一大亮點(diǎn)，包括：?
·針對(duì)第一焊點(diǎn)的球焊，該方案提供的 ProVertical 和 ProCascade Loop 可滿足垂直線焊和階梯線焊的精密互聯(lián)需求，從而確保存儲(chǔ)器應(yīng)用的最佳性能。?
·針對(duì)優(yōu)化類工具，如存儲(chǔ)類器件存在一些懸空（Overhang）結(jié)構(gòu)，該方案也具備通過(guò)懸空方式進(jìn)行芯片形變探測(cè)的功能，針對(duì)形變量擁有自我學(xué)習(xí)和優(yōu)化工藝的工具。?
·針對(duì)疊層芯片需要可變焦鏡頭伸縮的配套能力，ATPremier MEM PLUS?提供可變焦視覺(jué)系統(tǒng)，可伸縮跨度可達(dá) 900 微米。?
·該解決方案提供相應(yīng)工藝制程類監(jiān)控功能，例如對(duì)垂直線尖端、形狀、線頭狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。?
·通過(guò)影像系統(tǒng)，可對(duì)線弧的弧高進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)球焊的球的位置大小、焊接精度是否存在工藝問(wèn)題，也會(huì)提供相應(yīng)監(jiān)測(cè)。
·針對(duì)對(duì)位十字線，該解決方案能夠在焊接過(guò)程中檢測(cè)對(duì)位精度，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可自動(dòng)糾偏。

因此，ATPremier MEM PLUS?為存儲(chǔ)元件提供了先進(jìn)的晶圓級(jí)封裝能力，ATPremer 平臺(tái)旨在服務(wù)高端封裝市場(chǎng)，通過(guò)消除二維封裝的限制，提供傳統(tǒng)銅柱互聯(lián)技術(shù)的替代方案。這種新穎的技術(shù)能夠支持下一代存儲(chǔ)設(shè)備，包括消費(fèi)類移動(dòng)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)高密度先進(jìn)封裝的平替。ATPremier 有效降低了封裝的復(fù)雜性和成本，滿足了高容積半導(dǎo)體市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的需求，助力客戶在競(jìng)爭(zhēng)激烈的存儲(chǔ)器市場(chǎng)中保持領(lǐng)先地位。