HBM技术迎挑战:20层堆叠良率骤降至36%,混合键合成关键难题
新加坡近日举办的Innovate Together 2026大会上,ASM、ASMPT及KLA等半导体设备巨头针对先进封装技术所面临的挑战进行了深入的探讨。随着高带宽内存(HBM)堆叠层数的不断增加,量测与良率控制已成为整个先进封装领域的最大难题。在HBM层数达20的过程中,工艺难度也随之呈现出几何级数的上升。
据行业专家的分析,一颗DRAM裸片在理想状况下的良率可达95%,但一旦堆叠至12层,其理论良率便锐减至约54%。如此,若继续推向20层的目标,其良率可能会骤降至仅36%。这意味着,任何一层或是一组连接若出现故障,都可能导致整颗价值昂贵的芯片宣告报废。
在这一背景下,混合键合技术被视为突破20层堆叠瓶颈的关键。该技术通过采用铜-铜直接键合来替代传统的微凸点,不仅可以显著提升芯片的互连密度和散热性能,还能优化性能表现。然而,混合键合对表面平整度、洁净度及对准精度的要求极为苛刻。目前,这项技术的良率仍徘徊在约10%左右,远未达到商业化所需的最低60%标准,现实的挑战依然严峻。 球友直播官网
此外,量测及检测环节的难题也日益凸显。相较于传统面向平面DRAM晶圆的量测工具,现有设备无法有效评估堆叠裸片之间的对准参数,包括芯片的偏移与倾斜。随着微凸点间距缩减至40微米以下,微凸点本身的尺寸缩小至20至25微米,这使得直接探针测试几乎变得不可能。
为应对这些严峻挑战,行业正在从材料、工艺和设备三方面进行全方位的攻关。混合键合要求实现原子级的表面平整度,而量测技术则需要向亚微米级的对准精度不断进化。可以预见的是,任何环节中良率的波动都将直接影响输出成本,并决定下一代HBM能否按计划问世。因此,产业链各方的持续努力至关重要。