芯耀
1068
三星电子正引领高带宽存储器（HBM）技术向更高层数和更先进互连方案演进，计划逐步引入混合键合（Hybrid Bonding）技术，以克服当前制造工艺的物理极限。
在7月22日于京畿道城南市举行的韩国半导体产业协会“商用半导体开发技术研讨会”上，三星电子DS部门半导体研究所下一代研究团队常务董事金大宇明确指出：“一旦HBM超过16层，现有的热压键合（TC）将无法实现。”这意味着，要实现20层甚至更高层数的HBM堆叠，必须寻找更先进的互连方案。
公开资料显示，HBM通过将多个DRAM芯片垂直堆叠并紧密连接，显著提升了内存带宽。目前主流的HBM制造采用热压键合（TC Bonding）技术，它通过微凸块（Micro-Bumps）和热压工艺将芯片互连。然而，随着HBM堆叠层数的不断增加，TC键合面临着严峻的挑战。
混合键合技术是一种先进的3D集成技术，通过直接键合铜与铜以及氧化物与氧化物表面来连接芯片，无需使用微凸块。与传统的热压键合相比，混合键合具有显著优势，包括更低的电阻和电容、更高的密度、更佳的热性能以及更薄的3D堆叠。此外，混合键合技术还可以将堆叠层数提升约1/3，并将热阻降低约20%。
目前，市场上已商业化的最新HBM产品是第五代HBM3E，其堆叠层数最高可达12层。业界普遍预计，第六代HBM（即HBM4）也将沿用现有技术，堆叠层数可能达到16层。但从第七代HBM4E开始，随着层数的进一步增加，下一代互连技术（如混合键合）的引入将变得不可避免。三星的这一战略布局，预示着HBM技术将进入一个由先进封装工艺驱动的新阶段，以满足AI芯片和高性能计算对极致带宽和效率的严苛要求。
作为第七代HBM产品，HBM4E（16层）将是TC键合和混合键合技术并存的过渡阶段。这意味着三星将在这一代产品中同步探索和验证两种键合技术，为混合键合的全面应用积累经验。而从第八代HBM产品HBM5（20层）开始，混合键合技术将全面量产。届时，三星预计将完全依赖混合键合来实现20层或更高层数的HBM堆叠。
除了三星以外，SK海力士及美光均对混合键合技术表现出浓厚兴趣。相关公司曾多次公开探讨其在未来存储器架构中集成混合键合的可能性，并将其视为实现更高位密度和更低功耗的关键技术之一。美光的目标不仅限于HBM，还包括将混合键合应用于其他需要高密度集成和性能提升的存储器产品。他们认为，混合键合能有效减少封装尺寸，这对于边缘计算和移动设备等功耗敏感的应用场景同样具有吸引力。
此外，包括封装设备与材料供应商（如Lam Research、Applied Materials、KLA等）也是混合键合技术实际落地的推动者。它们投入大量资源开发混合键合所需的设备和工艺解决方案，包括等离子体处理、键合机台和计量工具等。这些供应商的观点普遍认为，混合键合代表了先进封装的未来趋势，不仅对HBM，也对其他高性能芯片（如CPU、GPU）的异构集成至关重要。它们的技术进展和客户合作情况，从侧面印证了HBM领域向混合键合转移的行业共识。
