芯耀
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【本文涉及的相关企业】长电科技、通富微电、华天科技、盛合晶微、芯德半导体、天成先进、晶方科技、云天半导体、沛顿科技、甬矽电子、颀中科技、长江存储、物元半导体等
一、从3D堆叠看TSV与混合键合
近期，半导体行业被一条重磅消息刷屏：存储巨头SK海力士和三星电子正在疯狂加码，首次订购量产型"混合键合（Hybrid Bonding）"设备，预计在下一代HBM（高带宽存储器）产品中大规模应用，助力实现20层以上的超高堆叠 1。这一消息引发了业界的广泛关注和讨论：混合键合是否会取代一直被奉为3D封装基石的TSV（硅通孔）技术？
结论先行：混合键合并没有取代TSV，它取代的是层与层之间的"微凸块（Microbumps）"。
封装技术已经从传统的"引线封装"发展到基于"TSV和混合键合"的"先进封装"。如下图所示，随着对更高带宽、更高密度和更小尺寸的需求驱动，封装技术不断演进，最终走向了3D异构集成。
图1：封装技术演进路线（来源：Yole Group）
为了通俗理解TSV与混合键合的关系，我们可以把HBM芯片想象成一栋摩天大楼。每一层DRAM存储芯片就是大楼里的一个楼层，而让这栋大楼运转起来，需要三大核心技术的协同配合：
1.先进封装基板：负责"打地基"，承载整栋"大楼"，并通过高密度的重布线层（RDL）与外部的GPU等处理器芯片实现互连。
2.TSV（硅通孔）技术：负责"建电梯"，通过在硅晶圆内部打出垂直通孔并填充导电铜柱，实现楼层间的高速垂直数据传输。它是3D堆叠的"脊梁骨"，负责贯穿每一层芯片的内部。
3.层间键合技术：负责"盖楼板"，把每一层芯片牢牢粘合在一起，并实现层与层之间的电气互连。
在过去的HBM产品中，楼层之间主要依靠微凸块（Microbumps）进行连接。然而，随着HBM堆叠层数向16层甚至20层迈进，微凸块面临着严峻的物理极限：不仅占用宝贵的垂直空间导致芯片整体厚度超标，而且其间距缩小存在瓶颈，限制了数据传输通道的密度。
为了突破这一瓶颈，混合键合（Hybrid Bonding）技术应运而生。它彻底抛弃了微凸块，通过极高精度的化学机械抛光（CMP）将芯片表面磨得像镜面一样平整，然后利用分子间的范德华力，让两层芯片表面的绝缘层（SiO₂）和导电层（Cu）在常温或低温下直接"长"在一起，实现无缝连接 2。
图2：三种互连技术的直观对比——C4凸块（130μm间距）、微凸块（50μm间距）、混合键合3D（9μm间距）（来源：AMD 3D V-Cache）
二、国内TSV量产封装产业分析
TSV（硅通孔）技术是实现2.5D和3D异构集成的核心中道工艺。近年来，国内头部封测企业在TSV技术上取得了显著突破，并已实现规模化量产应用，构建了具备国际竞争力的先进封装平台。
国内TSV技术已产业化企业分类总结
根据行业最新调研与企业公开信息，国内具备TSV（硅通孔）技术能力并已实现产业化的封装企业，主要集中在晶圆级封装（WLP）、2.5D/3D异构集成以及传感器/射频封装三大领域。以下是对这些代表性企业的分类总结：
2.1 长电科技（JCET）
核心技术：XDFOI™（eXtended Dimension Fan-Out Integration）全系列平台。该平台涵盖了2D、2.5D和3D三大维度的集成技术，支持HBM封装和硅转接板（Interposer）。
主要产品：2023年已实现XDFOI（2.5D极高密度扇出）量产，服务于国际及国内高性能计算客户。其"长电先进"子公司是国内最早攻克晶圆级封装（WLP）的基地。
竞争优势：作为国内龙头、全球前三的封测企业，长电科技拥有长电先进、星科金朋等多个高端技术实体。其XDFOI技术通过高密度TSV硅中介层和多层RDL技术，有效解决了异构集成中的高带宽和低延迟需求，在全球率先实现了4nm节点Chiplet封装的量产。
图3：长电科技XDFOI封装平台架构图（来源：长电科技官方）
2.2 通富微电（TFME）
核心技术：Chiplet & 2.5D/3D（逻辑芯片）封装技术。拥有VISionS™、Fan-out及2.5D异构集成技术，7nm/5nm后段封装经验最丰富。
主要产品：量产记录深度绑定AMD，独家/主力封装AMD的MI300等高端AI芯片及服务器CPU。这是目前中国大陆唯一大规模量产世界级高性能Chiplet产品的厂商。
竞争优势：作为国内封测双雄之一，通富微电是AMD的核心封测伙伴，并并购了AMD苏州/槟城工厂后技术跃升。公司在3D堆叠工艺上的良率表现优异，展现了其在复杂TSV互连和高精度键合方面的深厚技术积累。
图4：通富微电VISionS平台架构图（来源：通富微电官方）
2.3 华天科技
核心技术：3D Matrix™（TSV/混合键合）& eSiFO（embedded Silicon Fan-Out）。利用3D Matrix平台实现高密度互连，适用于AI芯片和高带宽存储（HBM），正攻克晶圆减薄与键合对准等关键工艺。
主要产品：TSV技术已在CIS（图像传感器）和汽车电子领域成熟应用。2025年重点演进至Hybrid Bonding（混合键合），已取得W2W/D2W关键突破并为特定客户提供样品。
竞争优势：国内封测三强，南京基地重点布局存储器、AI芯片的3D封装，在系统级封装中展现出独特优势。
图5：华天科技3D Matrix封装平台架构图（来源：华天科技官方）
2.4 盛合晶微（SJ Semi）
核心技术：硅中介层（Interposer）& Bumping。拥有独家的SmartPoser™技术，是全球首家采用柱状凸块技术实现无TSV的3D封装，技术路径独特且高端。
主要产品：作为算力芯片与HBM进行2.5D封装的关键"中段"供应商，其2.5D Interposer已实现量产领先。
竞争优势：中芯长电背景，专注于MEOL（中段工序），连接晶圆制造与后道封装。是中国大陆最早量产、规模最大的2.5D集成企业，占据国内2.5D封装市场的绝对领先份额。
图6：盛合晶微SmartPoser产品结构图（来源：盛合晶微官方）
2.5 芯德半导体
核心技术：CAPiC晶粒及先进封装平台。核心能力涵盖Bumping、WLP、Fan-out、2.5D/3D及TGV（玻璃基板）。
主要产品：强调技术的"全面性"，提供从BGA到2.5D/3D的一站式解决方案，已获产业链上下游订单。
竞争优势：作为平台化新势力，获小米、OPPO、联发科投资，涵盖了从前道到后道的完整工艺能力，进一步丰富了国内先进封装的生态版图。
图7：芯德半导体CAPiC封装平台架构图（来源：芯德半导体官方）
三、国内混合键合量产封装产业分析
混合键合（Hybrid Bonding）被视为后摩尔时代延续芯片性能增长的"杀手锏"技术。在这一前沿领域，中国企业不仅没有落后，反而在部分细分赛道实现了"直线超车"，涌现出一批具备全球竞争力的量产企业和设备供应商 11。
3.1 长江存储（YMTC）：Xtacking®架构——全球混合键合量产先驱
长江存储是全球混合键合技术在存储领域量产应用的绝对先驱，其独创的Xtacking®架构彻底颠覆了传统3D NAND的制造模式。
传统3D NAND架构将外围逻辑电路和存储阵列做在同一片晶圆上，占用了大量的芯片面积。而Xtacking架构则将两者分别在两片独立的晶圆上加工，然后通过数十亿根金属VIA（垂直互连通道），利用晶圆对晶圆（W2W）的混合键合技术将两片晶圆完美结合。
图8：长江存储Xtacking架构原理图（来源：长江存储官方）
这一创新不仅大幅提升了存储密度和I/O接口速度，还缩短了研发周期。目前，长江存储的混合键合良率已突破99%，达到了极高的大规模量产标准。其最新的Xtacking 3.0/4.0技术正助力294层甚至300层以上的3D NAND闪存量产。国际存储巨头三星电子已与长江存储签署了混合键合专利许可协议，这充分印证了中国企业在该领域的技术引领地位。
3.2 物元半导体：国内首条12英寸混合键合先进封装线
在晶圆级先进封装制造端，物元半导体堪称国内3D集成制造的领航者 15。2023年初，物元半导体在青岛成功建成了国内首条12英寸混合键合先进封装实验线，填补了我国在该领域的技术空白。
物元半导体深耕3D集成制造核心工艺，涵盖混合键合（Hybrid Bonding）、硅通孔（TSV）、减薄（Grinding）、深沟槽（Deep Trench）、化学机械研磨（CMP）、电镀化学铜（ECP）等关键环节，在WoW（Wafer on Wafer）、多晶圆堆叠（Stacking）、CoW（Chip on Wafer）的核心工艺指标以及制造效率、生产良率方面均处于行业领先地位。
图9：物元半导体Wafer On Wafer（WoW）与Chip On Wafer（CoW）混合键合工艺流程图，展示了从BEOL、Cu-Cu混合键合、减薄到TSV的完整工艺链（来源：物元半导体官方）
其1号中试线已于2024年6月正式进入商业化订单交付阶段，产品涵盖近存计算AI芯片、新型存储器、Micro-LED新型显示芯片等前沿领域。随着2025年8月首台光刻机的入驻和2号线的加速建设，物元半导体正全力攻关定制化高带宽存储器（HBM）的1+8堆叠技术。
3.3 混合键合核心设备：国产替代高歌猛进
在混合键合的核心设备领域，国产替代同样取得了令人瞩目的进展。目前，国内已涌现出一批优秀的混合键合设备供应商，包括青禾晶元（推出全球首台独立研发的C2W&W2W双模式混合键合设备SAB8210CWW）、北方华创（发布12英寸Qomola HPD30混合键合设备）、拓荆科技（发布3DIC系列熔融键合/激光剥离设备）、星空科技（推出iHCB系列D2W混合键合设备）、芯慧联（出货SIRIUS RT300 D2W及CANOPUS RT300 W2W混合键合设备）、华卓精科（推出HBS系列全自动晶圆混合键合系统）以及矽赫微科技（晶圆预对准装备）等企业。这些企业在晶圆键合设备、等离子活化、高精度对准等关键环节取得了重要突破，共同构建了自主可控的混合键合装备生态。
四、总结与展望
TSV（硅通孔）与混合键合（Hybrid Bonding）作为3D异构集成的两大核心技术，正联手重塑集成电路的物理形态——TSV负责芯片内部的垂直穿透，混合键合负责层与层之间的无缝连接，两者的协同配合是实现20层以上超高堆叠HBM和下一代3D集成电路的终极方案。
在TSV领域，以长电科技、通富微电、盛合晶微为代表的封测企业，已经构建了成熟的2.5D/3D先进封装平台，具备了服务全球顶尖HPC和AI芯片客户的能力。
在混合键合领域，长江存储以Xtacking架构惊艳全球，成为全球首家将混合键合技术大规模应用于存储产品量产的企业；物元半导体加速推进12英寸量产线建设，为国产AI算力底座提供本土化的高带宽内存解决方案；而众多国产设备厂商则在底层装备上实现了关键突破，设备国产化率不断攀升。
随着这些关键技术的全面量产与迭代升级，中国先进封装产业必将在AI算力爆发的新纪元中，占据更加主动和核心的战略位势。
参考文献
[1] 先进封装必选项？存储双雄加码混合键合技术或用于下一代HBM产品
[2]SemiEngineering: Hybrid Bonding Challenges and Solutions
[3]SEMI: Advancing TSV Technology for 3D Integration
[4] 公司官网
