AI 先进封装中的 Hybrid Bonding：应验证整条工艺窗口，而不只是设备

发布主体：In-Fortune Electronics｜发布日期：2026 年 10 月 9 日

Applied Materials 与 BE Semiconductor Industries 扩大先进封装合作范围，计划覆盖 die-to-wafer 混合键合、热压键合、die-on-die、die-on-panel 和光子集成。这个变化的重要性在于，这些步骤已不能作为孤立设备分别验收。最终良率取决于表面、贴装、键合、量测和缺陷控制的联合流程。

对工程与采购团队而言，验收边界因此扩大。键合机可以满足贴装精度，但整个堆叠仍可能因为晶圆形貌、颗粒、铜表面、芯片翘曲或前段清洗失败。只按设备规格采购远远不够，客户必须验证能够承受产品组合、来料波动和维护变化的工艺窗口。

快速摘要

• Applied 与 Besi 计划在混合键合、TCB、面板集成和光子封装上开展更深入的联合开发。
• 混合键合良率来自平坦化、清洗、表面活化、检测、贴装和热处理组成的完整链条。
• 设备能力研究必须使用接近实际产品的芯片、节距、翘曲和材料，而不只是理想测试片。
• 当缺陷跨越两家设备商的工艺模块时，采购合同需要明确责任和问题闭环。
• 联合研发能够证明双方正在做集成工作，但不能证明客户产品已达到量产良率、产能或准备度。

发生了什么

Applied Materials 表示，将在硅谷 EPIC Center 中扩大与 Besi 的先进封装联合开发。预计项目包括 die-to-wafer 混合键合、热压键合扩展、die-on-wafer、die-on-die、die-on-panel 平台，以及支持共封装光学和 AI 系统扩展的光子互连。两家公司自 2020 年在新加坡建立混合键合卓越中心以来一直合作。

这个范围反映了行业变化。先进封装越来越需要类似晶圆前段的工艺控制，例如极低颗粒、严格平坦度、精密对准、薄膜工程和详细量测；同时，组装设备又必须处理已知良品裸片、不同芯片尺寸、临时载板和翘曲基板。完整流程必须连接这两类能力。

公告没有说明任何具体客户产品已经通过资格验证，而是描述开发平台和预期研发计划。把行业新闻转化为设备或供应商决策时，必须保留这条边界。

元器件层面的影响

键合界面本身成为元器件级可靠性结构。铜焊盘必须足够清洁、平整并精确对准，才能在键合后形成连续电连接。周围介质需要在无空洞和污染的情况下紧密接触。焊盘节距、凹陷、氧化状态和表面粗糙度都会影响良率。

贴装精度只是必要条件。局部形变、晶圆弯曲、芯片厚度差和热膨胀会让完成光学对准后的特征再次偏移。拾取压力可能损伤薄芯片或移动颗粒，临时键合和解键合也可能留下阻断界面的残留物。

清洗、等离子活化和表面处理决定已准备表面能保持多久，因此等待时间、环境暴露和储存都属于工艺参数。量测不能只看对准，还要分别覆盖颗粒、形貌、键合空洞、overlay 和电连续性。

在采用焊料或铜柱时，热压键合仍然重要。它引入压力、温度和底填料相互作用，与直接混合键合不同。逻辑、存储器和光子器件组合可能采用多种连接方式，使累计翘曲和热历史成为封装设计的一部分。

工程设计注意事项

设备验收前先定义完整堆叠，包括芯片尺寸、厚度、焊盘材料、节距、介质、凸点或焊盘几何、载板、基板和温度限制。验证范围要覆盖可信的最差产品波动，而不是只有标称样件。

建立工艺窗口矩阵，改变表面粗糙度、铜凹陷、颗粒负荷、活化条件、对准偏差、压力、温度和时间，并测量电良率、接触电阻、空洞和机械完整性。目标不是找到单一最佳配方，而是找到对来料与设备波动有裕量的稳定区域。

用试验设计拆分交互影响。颗粒控制改善可能只在更小节距下显著；更高压力可能关闭某个界面，却增加其他位置的芯片损伤。联合开发只有在产生共享模型和可追溯试验时，才比独立演示更有价值。

各阶段量测需要建立相关性。键合前检测应能预测键合后空洞或开路；键合后的声学、X 射线或光学结果应与截面和可靠性失效对应。这里可以沿用先进封装资格验证的证据原则：材料和界面必须有可测验收限值。

返修和报废策略要提前规划。细节距混合键合完成后通常难以经济返修，因此已知良品裸片筛选、贴装确认和停线规则必须在不可逆步骤前发现缺陷。当系统加入光子芯片时，CPO 量产测试与返修中的生产门槛尤其重要。

可靠性测试应覆盖应用所需的温度循环、高温存储、湿度、功率循环和机械应力，并跟踪电阻漂移、分层、空洞增长、裂纹和介质损伤。封装级测试还必须区分键合界面、芯片、基板和底填料失效。

采购影响

采购应购买“集成承诺”，而不只是设备。合同需要定义合格材料组合、配方所有权、验收晶圆、量测、能力指数、培训和升级路径。如果两家供应商共同组成流程，必须明确由谁协调跨边界缺陷的根因分析。

工厂匹配也是风险。研发中心开发的配方必须转移到客户实际设备配置、公用工程、洁净室、耗材和维护状态。需要转移计划、golden hardware、测量系统分析，以及多台量产设备之间的匹配标准。

耗材与维修件可能限制设备开机率。清洗化学品、载具、吸嘴、膜材、过滤器和校准件都需要批准来源和变更控制，同时确认软件、光学和运动部件在设备生命周期内的支持方式。

不能把联合开发公告当作产能保证。设备交期、安装资源、现场支持、备件库存和应用工程能力必须单独确认。每种关键材料还要记录真实第二来源和重新验证成本。

采购检查清单

• 哪个具体产品堆叠和设计规则定义验收样件？
• 已验证的焊盘节距、芯片尺寸、厚度和翘曲范围是多少？
• 哪些清洗、活化、平坦化和检测步骤属于合格流程？
• 哪些变量与交互作用定义稳定工艺窗口？
• 如何测量颗粒、overlay、空洞和接触电阻？
• 量产放行前要求哪些能力指数？
• 键合前数据能否预测键合后失效？
• 哪些缺陷可返修，不可逆键合前的最终停点在哪里？
• 两家供应商设备共同导致缺陷时，谁负责根因分析？
• 配方如何从开发中心转移到每台量产设备？
• 哪些耗材、备件和软件版本受控？
• 哪些可靠性与失效分析完成资格闭环？

后续关注

接下来应关注采用实际产品节距、芯片尺寸并公布对准分布、空洞和可靠性数据的演示。理想测试片的高良率，不如多批次混合芯片上的稳定工艺窗口有价值。

还要观察 die-to-panel 与光子项目是否形成共同量测和设计规则。大面板、光学接口和混合材料会增加形变与热复杂度，供应商合作只有真正缩小工艺转移差距时才有意义。

混合键合正在从单台设备采购变成制造系统。能够验证完整流程、责任模型和工厂转移方法的团队，才更有机会把更高封装密度转化为可重复良率。

来源与延伸阅读

• Applied Materials 与 Besi 扩大战略合作
• Applied Materials 与 Besi 建立混合键合中心
• Applied Materials DRAM 与先进封装专题资料