ASML、应用材料与Lam Research加码先进封装,Besi承压

ASML、应用材料与Lam Research加码先进封装,Besi承压

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News Editor
2026-10-19 03:09:11
先进封装正成为半导体设备厂商争夺的新战场。10月初,美国银行和瑞银先后下调Besi评级,市场担忧ASML可能进入混合键合设备市场,同时HBM相关设备需求存在延后风险。应用材料近期扩大与Besi、英特尔的合作,Lam Research则围绕刻蚀、沉积和铜电镀持续推进3D互连布局。三家前道设备巨头正沿不同路线切入先进封装,行业原有的前道与后道分工也在发生变化。

10月初,资本市场的一则消息引发半导体设备板块波动。由于市场担忧 ASML 可能进入混合键合设备市场,同时 HBM 相关设备需求存在延后风险,10月6日,美国银行下调了荷兰封装设备厂商 Besi 的投资评级,Besi 当日股价下跌 5.39%;次日,随着瑞银进一步下调评级,Besi 股价再跌 8.49%,两个交易日累计下挫约 13.4%。

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事实上,ASML 早在 2025 年就已交付面向先进封装的 TWINSCAN XT:260 光刻系统,今年又传出研发混合键合设备的消息,业务正继续向传统光刻之外延伸。

Besi 股价的连续回落,也让先进封装设备竞争重新成为市场焦点。

前道设备巨头加快切入先进封装

与此同时,应用材料与 Lam Research 也在加快布局。仅 10 月第一周,应用材料就接连宣布与 Besi、英特尔深化合作,研发范围覆盖混合键合、TCB、芯片到面板以及 Foveros 3D 封装等技术。Lam Research 则依托刻蚀、沉积和铜电镀等技术,持续扩大在 TSV 及 3D 互连领域的设备布局。今年 3 月,路透社曾报道称,Lam Research 与应用材料都对 Besi 表现出收购兴趣。

从当前动向看,应用材料、Lam Research 和 ASML 这三家前道设备巨头,正沿着不同技术路线向先进封装延伸。另一边,传统封装设备龙头则成为合作、投资乃至潜在并购的对象。半导体设备产业原本相对清晰的前道与后道分工,正在出现变化,先进封装也成为新的竞争区域。

应用材料:与 Besi 合作延伸工艺链

在三家公司中,应用材料对先进封装的布局已持续多年。早在 2020 年,应用材料就与 Besi 在新加坡建立联合研发项目,将自身在刻蚀、平坦化、薄膜沉积、晶圆清洗、量检测及颗粒控制方面的技术,与 Besi 在精密芯片贴装、互连和组装领域的能力结合。

双方合作的代表性成果,是 Kinex 集成式芯片到晶圆(Die-to-Wafer,D2W)混合键合系统。与传统封装设备主要关注芯片贴装及连接不同,Kinex 试图把键合前的表面处理、清洗、活化及对准等工艺整合进更紧密的制造流程。

这种设计对应的是混合键合工艺本身的要求。两片需要连接的芯片或晶圆,不仅要实现高精度几何对准,还要保证键合表面的平坦度、洁净度及材料状态。即便键合设备本身具备较高定位精度,如果前一道工艺造成颗粒污染、铜焊盘凹陷异常或表面状态不稳定,仍可能带来连接缺陷。应用材料与 Besi 的合作,核心就在于把前道材料工程与后道精密组装结合起来,通过跨工艺协同提升最终良率。

应用材料的合作对象并不只有 Besi。此前,该公司还与奥地利晶圆键合设备厂商 EV Group(EVG)合作开发晶圆到晶圆键合解决方案。

10 月 1 日,应用材料与 Besi 的合作再次升级。根据官方公告,Besi 将成为应用材料位于硅谷的 EPIC 研发中心创新合作伙伴。双方未来不仅继续推进 D2W 混合键合,还将联合研究 TCB 工艺微缩、芯片到芯片、芯片到面板以及面向光互连的新型集成架构。EPIC 中心规划投资规模最高约 50 亿美元,投资将随客户项目推进逐步展开。该中心的一个重要目标,是让芯片制造商、设备供应商与材料企业更早介入共同研发,缩短新工艺从实验室走向量产的周期。

从产业层面看,这意味着应用材料正尝试把先进封装从相对独立的后道制造环节,纳入更广泛的材料工程研发体系。

而在 10 月 6 日,应用材料又宣布与英特尔深化合作,研发范围覆盖下一代晶体管、片上互连以及 Foveros 3D 先进封装。

这两项合作面向不同企业,但技术逻辑存在联系。在 3D 堆叠中,芯片之间的互连密度、供电路径、散热结构以及材料应力之间相互影响。下一代芯片性能优化,越来越难以单独依靠先进制程、金属互连或封装中的某一个环节完成。

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应用材料 Prabu Raja 的表述是,先进封装已不仅是后道的物理组装,而是一场需要晶圆级精度与洁净度的材料工程革命。

Lam Research:围绕 3D 互连扩展设备覆盖

与应用材料和 Besi 的合作模式相比,Lam Research 在先进封装领域的布局更突出自身既有工艺设备优势。Lam Research 过去在逻辑芯片、DRAM 和 3D NAND 制造中积累了大量高深宽比刻蚀、薄膜沉积和金属互连技术。

随着先进封装向 3D 化发展,这些技术开始获得更多应用场景。例如,在 3D 堆叠芯片中,硅通孔(TSV)承担不同芯片层之间的垂直电连接。为了在硅片中制造深而窄的通孔,需要采用高深宽比刻蚀技术,并尽可能保证通孔侧壁形貌、刻蚀均匀性和缺陷控制。

Lam Research 的 Syndion 深反应离子刻蚀设备,便面向包括 TSV 在内的深孔刻蚀需求。但刻出通孔只是第一步。在形成绝缘层、阻挡层和种子层之后,还需要通过金属沉积将通孔填充,形成可靠的电连接。如果铜填充过程中产生空洞、接缝或其他缺陷,就可能影响电阻、散热以及长期可靠性。

Lam Research 于今年 7 月重点介绍的 SABRE 3D 铜电镀平台,正是围绕先进封装中复杂金属互连的制造需求展开。该公司表示,随着先进封装互连结构越来越精细,制造过程中对金属填充均匀性和空洞控制的要求持续提高。SABRE 3D 通过电化学沉积工艺,为 TSV、晶圆级封装和再布线层等结构提供金属填充能力。

此外,Lam Research 还布局了 VECTOR TEOS 3D 介电材料沉积设备,以及面向大尺寸基板的相关湿法和沉积工艺。

对 Lam Research 来说,先进封装的吸引力并不只在混合键合本身。从传统 2.5D 封装到 3D 芯片堆叠,再到面板级封装,越来越多制造步骤需要高精度刻蚀、薄膜沉积及金属互连工艺,而这些正是其长期深耕的领域。

因此,Lam Research 的竞争逻辑未必是直接取代 Besi 制造键合设备,而是通过扩大关键工艺设备的覆盖范围,在先进封装产业链中获取更多价值。

不过,该公司对键合设备的兴趣同样受到关注。2026 年 3 月,路透社援引知情人士报道称,Besi 因混合键合技术受到潜在收购方关注,Lam Research 和应用材料均在相关名单中。

截至目前,公开报道并未证实相关收购交易最终达成。这也显示出,先进封装设备产业的下一轮竞争,除了技术研发和产品升级,还可能伴随股权投资、战略合作甚至产业整合。

ASML:从光刻延伸到混合键合

与应用材料和 Lam Research 主要基于既有材料工程能力横向延伸不同,ASML 的潜在进入,对传统混合键合设备市场的影响更为直接。

作为全球 EUV 光刻设备的独家供应商,ASML 的核心技术积累集中在高精度光学、运动控制、晶圆定位、形变补偿以及纳米级叠对精度等领域。过去,这些技术主要用于将越来越微小的电路图形精确转移到晶圆表面;而在混合键合中,同样需要解决两片晶圆或不同芯片上的金属互连结构精确对准,并在键合过程中维持稳定的问题。因此,ASML 原有技术能力与混合键合设备之间存在一定共通性。

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实际上,ASML 已经通过专用光刻设备进入先进封装市场。在 2026 年 4 月举行的年度股东大会上,ASML 披露,公司已经交付首台 TWINSCAN XT:260 i-line 光刻系统,专门面向 3D 集成及先进封装应用。与主要用于先进逻辑制程的 EUV 光刻机不同,XT:260 面向先进封装中的特殊图形化需求。ASML 在演示材料中指出,微凸点工艺需要较大的焦深,而混合键合则对图形分辨率提出更高要求。随着先进封装互连密度持续提高,光刻本身也开始成为影响封装技术演进的重要环节。

ASML 去年推出的 TWINSCAN XT:260 是一款 i 线扫描器,每小时可扫描 270 片晶圆。根据文中信息,鉴于人工智能芯片需求增长,ASML 计划在未来 10 到 15 年内,将业务重心从单纯的芯片生产前端设备转向封装和键合技术。

但 ASML 显然不满足于只提供先进封装光刻设备。今年 3 月,韩国媒体 The Elec 报道称,ASML 已启动混合键合设备的整体架构设计,并与 Prodrive Technologies、VDL ETG 等长期供应商进行合作接洽。这些企业此前参与 ASML 光刻设备的精密运动系统、驱动装置和机械结构供应。如果 ASML 尝试将其在高精度运动平台方面的积累迁移至键合设备,光刻设备与混合键合设备之间的技术距离可能继续缩小。

ASML 也已公开相关专利。2026 年 5 月 15 日公布的国际专利 WO2026098870A1,名称为《Bonding Apparatus》,申请人为 ASML Netherlands BV。该专利涉及两片半导体衬底的键合装置,重点讨论如何通过衬底支撑表面的状态控制,改善键合过程中可能出现的对准问题。专利文件指出,晶圆内部应力、支撑表面状态及平坦度等因素,都可能造成键合时的对准偏差。这与 ASML 长期研究的晶圆形变补偿、位置测量和精密运动控制技术存在明显联系。

不过,专利布局并不等于量产设备已经成熟。ASML 目前尚未公开确认其混合键合设备的商业交付时间、客户认证进度或量产性能。但这种潜在竞争,已经开始影响市场对传统设备企业的预期。10 月 6 日,美国银行下调 Besi 投资评级时,就提到了 ASML 未来可能进入混合键合市场的竞争风险。

对 Besi 来说,这一风险值得关注。在传统先进封装设备市场,Besi 的重要优势来自精密贴装、组装工艺以及混合键合技术的长期积累;而 ASML 一旦正式进入,则可能凭借其在纳米级定位、精密测量以及大型复杂设备系统工程方面的经验,形成新的竞争力量。

但从拥有关键技术能力,到开发出具有竞争力的商业设备,再到通过晶圆厂量产认证,中间仍存在较长的技术与商业化过程。ASML 能否真正挑战 Besi,最终仍要看设备的对准精度、吞吐量、良率、设备稳定性、成本以及客户认证进度,而不能仅凭专利或供应链消息作出判断。

混合键合为何成为竞争焦点

前道设备巨头纷纷进入先进封装,一个重要背景是芯片互连技术正在变化。

在传统 2.5D 和 3D 封装中,芯片之间通常依靠微凸点(Micro-bump)建立电连接。热压键合(TCB)通过施加温度和压力,实现焊料与金属焊盘之间的可靠连接。这一工艺在高性能计算及存储芯片领域已有广泛应用,但随着芯片堆叠层数增加、互连密度提高,传统微凸点结构在间距、连接高度、寄生效应以及热机械可靠性方面面临更高要求。

混合键合则提供了另一条路线。它通过介电材料直接键合与金属互连相结合,减少对传统焊料凸点的依赖,从而有机会实现更小的互连间距、更高的连接密度,以及更紧凑的芯片堆叠结构。

2026 年 5 月,比利时微电子研究中心 Imec 与 EV Group 宣布,在晶圆到晶圆混合键合研究中,实现了 200nm 铜互连间距。研究团队在 300mm 晶圆上实现了所有测试芯片的键合后铜焊盘叠对偏差低于 40nm。

Imec 在相关研究中也提到,除了对准精度,CMP 带来的表面形貌控制、铜腐蚀、介电层可靠性以及金属沿键合界面的扩散,都是混合键合继续微缩需要解决的问题。这意味着,传统封装设备行业原本相对独立的贴装、键合和检测流程,正在与前道晶圆制造中的材料工程能力深度结合。

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未来混合键合设备的竞争,可能不再只取决于键合机本身的对准精度和生产效率,而是越来越取决于整个工艺流程能否保持稳定、洁净并实现可控的量产良率。

不过,混合键合并非能够取代所有现有封装技术。TCB 仍然具有成熟的供应链和量产经验,不同互连密度、芯片结构和成本要求,也决定了两类技术可能长期并存。应用材料此次扩大与 Besi 的合作,甚至专门将 TCB 工艺微缩列为研发重点,这本身也说明业界并未放弃传统热压键合路线。未来先进封装竞争更可能呈现多种技术并行发展的格局,而不是由某一种键合工艺迅速统一市场。

HBM 与 3D 集成将影响设备需求释放节奏

虽然设备企业正积极投入混合键合研发,但真正决定市场规模的,仍然是下游芯片制造商的采用节奏。

近年来,高带宽内存(HBM)已成为先进封装最受关注的应用之一。随着 AI 加速器对存储带宽和容量的要求提高,HBM 堆叠层数不断增加,芯片减薄、垂直互连、热应力和封装厚度等问题也变得更加复杂。混合键合有望凭借更高的互连密度和更紧凑的连接结构,为未来 HBM 产品提供新的解决方案。

但这并不意味着存储厂商会立即大规模切换工艺。对于三星、SK 海力士和美光而言,是否采用混合键合,不仅取决于理论技术优势,还要考虑实际生产中的良率、产能、设备投资、成本和可靠性。尤其是 HBM 作为高度复杂的堆叠式存储产品,任何一道新增工序都有可能改变整个生产流程的成本结构。

因此,传统 TCB 与混合键合究竟会在 HBM 的哪一代产品、哪一类堆叠架构中形成明显分工,目前仍需观察。

10 月 6 日,美国银行下调 Besi 评级时,除了提到 ASML 带来的潜在竞争,也提到了 HBM 相关混合键合设备需求可能延后的问题。这反映出当前市场的一项现实:越来越多设备厂商希望提前占据混合键合市场,但大规模设备订单真正释放的时间,仍受到下游技术路线与量产进度制约。

HBM 并不是混合键合唯一的应用方向。在先进逻辑芯片中,英特尔 Foveros Direct、台积电 SoIC 等 3D 集成技术,同样需要利用高密度垂直互连缩短不同芯片层之间的数据传输距离。

更长远看,Imec 提出的 CMOS 2.0 技术研究方向,也在探索将不同功能单元拆分到不同晶圆层级,再通过高密度 3D 互连重新集成,以突破传统二维芯片面积和互连的限制。这意味着,混合键合未来的需求来源,可能从当前的部分先进逻辑芯片及存储产品,进一步扩展到更复杂的异构集成架构。

一旦这些新型芯片架构进入量产阶段,相关设备需求也可能从单一键合机,向 CMP、清洗、薄膜沉积、量检测、精密运动控制等多个环节扩散。

设备厂商今天围绕混合键合展开竞争,本质上也是对未来 3D 集成制造工艺主导权的提前布局。

本文来自微信公众号「半导体行业观察」(ID:icbank),作者:杜芹DQ。

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