聊起芯片突破，大家第一反應(yīng)都是制程微縮、先進(jìn)封裝，可很少有人提起藏在這些技術(shù)背后的隱形功臣，就是今天要聊的鍵合技術(shù)。從英偉達(dá)當(dāng)紅的3D堆疊GPU，到未來下一代光電芯片，全靠這項(xiàng)冷門技術(shù)撐著。最近國產(chǎn)廠商拿出了整套鍵合設(shè)備解決方案，直接補(bǔ)上了國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的一塊關(guān)鍵短板。

你別一聽鍵合就覺得是啥聽不懂的專業(yè)術(shù)語，說白了它就是給芯片拼積木的工藝，靠物理和化學(xué)方法，把晶圓、芯片或者基板牢牢結(jié)合到一塊?，F(xiàn)在最頂級的鍵合玩法，連膠水焊接都省了，只要把兩個(gè)表面打磨到原子級平整，靠表面自然形成的穩(wěn)定化學(xué)鍵就能實(shí)現(xiàn)無縫融合，精密程度超乎想象。

它不光能把不同材料的晶圓粘在一起，還能把不同功能、不同制程的芯片整合到一塊。臺積電做先進(jìn)封裝的時(shí)候，那些多芯片堆疊、拼接工藝，核心就是靠鍵合技術(shù)撐著。想要做到這么高精度的結(jié)合，不光需要專門的設(shè)備打磨平整表面，還得有配套的鍵合工藝和設(shè)備，門檻一點(diǎn)都不低。

這次在semicon展會上，國產(chǎn)廠商清和晶云直接掏出了整套鍵合技術(shù)生態(tài)，從晶圓鍵合到芯片鍵合，全套設(shè)備矩陣一應(yīng)俱全，直接給行業(yè)遞了個(gè)大驚喜。

就說那款針對鈮酸鋰和硅、石英材料結(jié)合的常溫鍵合設(shè)備，一出場就戳中了行業(yè)的老痛點(diǎn)。很多做高端器件的材料都不耐高溫，還有的不同材料熱膨脹系數(shù)差得很大，比如高靈敏度MEMS器件、多層襯底這些，用傳統(tǒng)高溫鍵合工藝，會在界面留下不小的熱應(yīng)力，輕則影響器件的靈敏度，嚴(yán)重一點(diǎn)直接讓晶圓開裂報(bào)廢，損失不小。這款國產(chǎn)設(shè)備另辟蹊徑，在超高真空環(huán)境下用離子束清潔完表面，直接在室溫下就能完成結(jié)合，從根源上避免了熱應(yīng)力損壞器件的問題。

行業(yè)巨頭盯得緊的還有混合鍵合工藝，現(xiàn)在三星、臺積電、英特爾這些頭部大廠，都把它當(dāng)成下一代先進(jìn)封裝的核心技術(shù)，熱度拉滿。這項(xiàng)工藝到底厲害在哪，它直接去掉了傳統(tǒng)工藝?yán)锏奈⑼裹c(diǎn)，讓芯片表面的銅和銅、非金屬介質(zhì)直接貼合，芯片的互聯(lián)密度一下子能提升十倍以上。現(xiàn)在AMD CPU里用到的3D緩存堆疊，就是用的這項(xiàng)工藝，性能提升全靠它撐著。

清和晶云拿出的晶圓對晶圓混合鍵合設(shè)備，路線走得很穩(wěn)，先通過等離子體活化晶圓表面，做出足夠干凈的結(jié)合界面，再完成高精度的對準(zhǔn)貼合，最后通過退火工藝讓銅原子互相擴(kuò)散，形成穩(wěn)定化學(xué)鍵，直接就能達(dá)成永久鍵合，性能完全不輸國外同類產(chǎn)品。除此之外還有芯片對晶圓的鍵合設(shè)備，能靈活集成不同制程的芯片，不管你是什么樣的生產(chǎn)需求都能適配，實(shí)用性拉滿。

人家想得還特別周到，不光給你核心的鍵合設(shè)備，配套的原子束表面處理設(shè)備都給你準(zhǔn)備好了，能在原子尺度清潔修整表面，給鍵合工藝提供完美的結(jié)合界面，不用你再到處找配套設(shè)備，省了好多事。傳統(tǒng)的熱壓鍵合設(shè)備也覆蓋得很全，那款TCB熱壓鍵合設(shè)備，不需要助焊劑，用高還原性氣體活化表面就能完成鍵合，做完沒有殘留，可靠性還高，剛好踩中了現(xiàn)在AI芯片往大尺寸、小焊點(diǎn)間距發(fā)展的趨勢，提前鋪好了路。

現(xiàn)在芯片行業(yè)發(fā)展到今天，大家都公認(rèn)一件事，就是單純把制程往小了做，難度越來越大，成本漲得離譜，好多人都在喊摩爾定律走到頭了。異質(zhì)集成、先進(jìn)封裝就是現(xiàn)在芯片繼續(xù)往前迭代的核心突破口，而鍵合技術(shù)就是這個(gè)突破口里最核心的環(huán)節(jié)，沒有鍵合技術(shù)，再棒的異質(zhì)集成思路也落地不了。

現(xiàn)在咱們國產(chǎn)鍵合設(shè)備已經(jīng)能拿出完整的技術(shù)方案了，從高端的混合鍵合到傳統(tǒng)的熱壓鍵合，從核心設(shè)備到配套的表面處理設(shè)備，全給你包圓了。接下來這些國產(chǎn)設(shè)備肯定會越來越多出現(xiàn)在科研院所的實(shí)驗(yàn)室和芯片廠商的產(chǎn)線上，幫著國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)突破現(xiàn)有瓶頸，走出屬于咱們自己的升級路子。

參考資料：科技日報(bào) 國產(chǎn)半導(dǎo)體鍵合設(shè)備實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈突破