三星混合键合 HBM 样品传闻升温,SK 海力士封装路线仍在推进

三星混合键合 HBM 样品传闻升温,SK 海力士封装路线仍在推进

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News Editor
2026-10-10 02:07:12
围绕下一代 HBM 的竞争,焦点正从 DRAM 芯片本身延伸到先进封装。报道称,SK 海力士在混合键合开发中遇到困难,三星电子则据称已向客户交付相关样品,但消息并非来自两家公司官方公告,且未披露具体 HBM 世代、堆叠层数和客户信息。与此同时,SK 海力士已在 6 月交付采用 Advanced MR-MUF 封装的 12 层 48GB HBM4E 样品。现阶段更值得关注的,仍是混合键合在良率、成本、产能和客户认证上的实际进展。

下一代 HBM 的竞争,正在从 DRAM 芯片性能延伸到先进封装工艺。

据 Damnang 于 10 月 7 日报道,根据对相关技术人员的采访,SK 海力士在下一代 HBM 混合键合技术开发中遭遇困难,而三星电子据称已经开始向客户交付采用该技术的样品。如果这一消息后续得到进一步证实,三星可能会在下一代 HBM 的先进封装技术验证环节占得先机。

不过,这一信息并非来自两家公司的官方公告,而是基于技术人员采访及相关二手报道。报道没有明确说明涉及的 HBM 世代、堆叠层数及客户信息,因此还不足以判断双方的实际研发差距,也不能据此认定三星已经在下一代 HBM 竞争中全面领先。

更关键的是,SK 海力士在混合键合技术上的进展,并不等同于其下一代 HBM 产品开发进度。

SK 海力士仍在沿用现有封装路线推进 HBM4E

6 月 18 日,SK 海力士宣布,已向主要客户交付 12 层 HBM4E 样品,容量为 48GB,采用其现有的 Advanced MR-MUF 封装技术。该公司表示,相较 HBM4,这款产品的热阻改善了 17%。

这意味着,即便混合键合开发面临困难,SK 海力士仍在沿用现有封装路线推进下一代 HBM 产品。眼下真正需要观察的是,当 HBM 向更高堆叠层数发展时,传统封装工艺还能在多大程度上满足性能、散热和封装高度要求;而混合键合又需要跨过哪些制造门槛,才能走向规模化生产。

混合键合为何被视为下一代 HBM 的重要方向

HBM 通过垂直堆叠多颗 DRAM 芯片,为 GPU 和 AI 加速器提供高带宽内存。随着 AI 模型规模持续扩大,HBM 不仅要提升容量和带宽,还要在有限封装空间内控制功耗与发热。

目前,传统 HBM 堆叠通常采用微凸块(Micro Bump)连接上下层芯片,并通过相关填充和保护材料工艺处理芯片间隙。SK 海力士的 Advanced MR-MUF 就属于这一技术路线,核心在于优化微凸块连接以及液态保护材料的填充、固化工艺,以改善堆叠结构的可靠性和散热表现。

混合键合则试图进一步减少对微凸块的依赖。该技术直接连接上下芯片表面的铜互连结构,同时让周围的介电绝缘层相互接合,从而减少传统互连结构占用的空间。

它的潜在优势在于,更小的互连间距和更短的电气连接距离,有机会提升互连密度、降低信号传输损耗,并为更高密度的 DRAM 堆叠创造条件。接合界面中部分中间材料减少后,热传导表现也可能得到改善。

随着 HBM 从 12 层向 16 层乃至更高层数发展,芯片之间的空间限制和散热压力会更加突出,混合键合的潜在价值也随之上升。

三星已于 3 月 17 日在面向 GTC 相关活动的发布中介绍混合铜键合技术 HCB,并将其定位为支持 16 层及以上下一代 HBM 的技术方案。三星表示,与传统热压键合(TCB)相比,HCB 有望将热阻降低 20% 以上。

这一技术方向与此次报道中的样品进展说法相互呼应,但技术展示并不等于产品已经量产。三星公布的热阻改善幅度,也不能直接与 SK 海力士 HBM4E 相较上一代改善 17% 的数据进行排名:前者比较的是接合方式,后者比较的是不同世代产品,两者比较基准并不相同。

真正的难点在于让接合工艺稳定重复

混合键合的制造难度,并不只是把两颗芯片精准对准并贴合。

根据应用材料公司(Applied Materials)的工艺解读,化学机械研磨(CMP)是关键环节之一。制造商需要精确控制铜焊盘与周围介电层的高度关系,使接合表面达到纳米级平坦度要求。

如果铜表面凹陷过深,上下铜结构可能无法充分接触;如果铜表面突出过多,则可能干扰介电层接合,增加界面缺陷风险。接合表面的平坦度、铜焊盘高度以及整个区域的一致性,都需要被严格控制。

与此同时,研磨和芯片切割过程中产生的颗粒、表面污染,以及活化后表面性质随时间发生的变化,也都可能影响接合质量。这要求制造商对清洗、表面处理、环境洁净度和接合时间窗口进行协同管理。

换句话说,混合键合不是采购一台高精度接合设备就能解决的问题。研磨、清洗、检测、芯片对准和接合等环节必须形成稳定的工艺链,实验室中的成功接合,才有可能转化为可重复的量产结果。

HBM 本身的结构特性又把难度继续抬高。为了在提高堆叠层数的同时控制封装高度,DRAM 芯片需要不断减薄。芯片越薄,越容易受到机械应力影响而发生翘曲,进而增加位置偏差和接合缺陷的风险。随着堆叠层数增加,多个接合界面也意味着更多潜在失效环节。

不过,目前没有可靠信息表明 SK 海力士具体在哪一道工序遇到困难。CMP、表面污染和芯片翘曲,是混合键合普遍面临的制造挑战,不能直接认定为此次开发受阻的原因。

从技术验证走向量产,还要跨过良率关

混合键合能否产业化,还取决于具体采用哪种芯片接合方式。

imec 此前展示过晶圆对晶圆(Wafer-to-Wafer)接合技术,即将两片晶圆整体对准并贴合。这种方式能够一次处理大量芯片,但如果存在缺陷的芯片也被一并接合,可能影响整体良率。

另一种方式是芯片对晶圆(Die-to-Wafer)接合,即先筛选合格芯片,再将其逐一放置到目标晶圆上完成接合。它的优势在于优先使用经过检测的良品芯片,但逐颗拾取、定位和接合,也会带来生产效率方面的挑战。

SK 海力士新闻中心刊载的仁荷大学教授 Seunghwan Joo 的相关解读指出,芯片对晶圆接合正朝着 HBM 商业化应用方向发展。这说明,晶圆级实验所证明的接合精度,与 HBM 多层堆叠所要求的良率和生产效率,并不是同一个问题。

设备厂商也在围绕这一制造难题完善工艺链。

10 月 1 日,Applied Materials 与 Besi 宣布扩大双方在先进封装领域的合作。双方将 Applied Materials 在研磨、清洗和计量检测等方面的工艺技术,与 Besi 的芯片放置及接合技术结合,相关成果之一是集成式芯片对晶圆混合键合系统 Kinex。

这一合作反映出,混合键合的竞争正在从单一设备精度,延伸到接合前后工艺整合能力。不过,现有资料并未表明三星或 SK 海力士已经采用该系统。

对 HBM 制造商来说,真正的挑战是让每一个接合界面都保持稳定,并在多层堆叠后仍满足产品可靠性要求,同时把生产效率和制造成本控制在可接受范围内。样品能够成功接合,只是第一步。

样品领先能否转化为量产竞争力,仍待观察

如果此次报道中的信息属实,三星已经向客户交付混合键合 HBM 样品,那么它的优势首先体现在研发和客户验证进程上。更早进入客户测试,有助于提前发现接合可靠性、散热和系统集成方面的问题,并为后续产品开发积累经验。

但样品交付与量产之间仍有距离。客户认证进度、批量生产良率、制造成本和可供货规模,才是判断技术优势能否转化为商业竞争力的关键指标。

与此同时,SK 海力士已通过 Advanced MR-MUF 推进 HBM4E 样品交付,这说明传统封装路线仍在发挥作用。新型混合键合并不意味着现有工艺会立即退出市场,两条路线可以并行发展,具体选择仍取决于产品性能需求、制造能力和量产经济性。

因此,当前还不能仅凭一则采访报道,就断定三星已经全面领先,也不能将 SK 海力士在混合键合上的困难等同于其 HBM 产品开发停滞。

下一阶段,更值得关注的是双方分别会在哪一代 HBM、多少层堆叠的产品上导入混合键合,以及客户认证、量产时间表和良率表现是否出现实质性差异。

HBM 竞争正在从单纯提高堆叠层数,转向内存设计、接合工艺、散热管理与先进封装的系统性竞争。混合键合有望释放更高密度堆叠的潜力,但最终决定其产业价值的,不是能否成功制造一批样品,而是能否以稳定良率、合理成本和足够产能,把技术优势转化为持续交付能力。

市场份额变化也成为另一条观察线索

文章最后还提到,三星在 HBM 市场份额上的变化,同样值得关注。

在目前以 HBM3E 和 HBM4 为主导的 HBM 出货量中,SK 海力士以 50% 的市场份额位居领先制造商。不过,文中同时提到,SK 海力士的市场份额略有下滑,此前该公司占据了全球 HBM 内存支出占比高达 64%。

据 Counterpoint Research 数据,三星 HBM 市场份额从第一季度的 21% 上升至第二季度的 33%,这也将 SK 海力士的占比拉到了 30%。文中称,随着下半年 HBM4 出货量增加,这一份额还将进一步扩大。

市场预期,到 2027 年,三星 HBM 产品的价格将比今年翻一番以上,其产品合约价格在包括 SK 海力士和美光在内的三大内存制造商中最高。KB Securities 的数据显示,到 2027 年,HBM4 产品在三星 HBM 销售额中的占比预计将从今年的 40% 翻一番,达到 80%。

基于上述数据,原文认为,三星似乎正在 HBM 领域完成一场明显的反攻。

本文来自微信公众号「半导体行业观察」(ID:icbank),作者为编辑部。

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