长江存储主导混合键合专利，韩存储巨头三星和SK海力士压力山大

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随着存储器巨头加速布局HBM4和多层NAND产品，混合键合技术越来越受到关注。根据ZDNet 的一份报告，韩国三星电子和SK海力士在关键专利方面仍然落后。该报告强调，三星和SK海力士披露的混合键合相关专利相对较少，大幅低于竞争对手长江存储。

据报道，三星电子已与长江存储签署了一项许可协议，在其下一代NAND中采用混合键合技术。此举反映了三星希望规避长江存储的专利的挑战，这些专利被认为难以避免。

报告指出，长江存储在其“Xtacking”品牌下大规模生产基于混合键合的NAND已有大约四年的时间。该公司采用晶圆到晶圆 （W2W） 方法，在单独的晶圆上制造存储单元和外围电路，并将它们粘合到单个芯片中。根据ZDNet从法国专利分析公司 KnowMade 获得的数据，长江存储从2017年开始累计披露了119项混合键合相关专利。相比之下，三星电子尽管在2015年早些时候开始申请，但到2023年底只有83项专利。SK海力士于2020 年开始提交申请，仅披露了11例。目前大部分混合键合专利由 Xperi、长江村和台积电持有。

像TC键合这样的传统方法面临着在16-high以上工艺HBM产品的良率挑战。相比之下，混合键合可实现更薄的堆栈、更多的层数、更少的信号损失和更好的良率。这些优势对于目前HBM的领导者 SK 海力士来说尤为重要。Sedaily 表示，三星的目标是在今年年底前生产 12 层HBM4，并正在积极研究混合键合。据说该公司还与其设备子公司SEMES合作，以支持该技术的发展。

据TrendForce 集邦咨询称，DRAM行业对HBM产品的关注正越来越多地将注意力转向混合键合等先进封装技术。主要的 HBM 制造商正在考虑是否为 HBM4 16hi 堆栈产品采用混合键合，但已确认计划在HBM5 20hi堆栈中实施该技术。

什么是混合键合？

混合键合又称为直接键合互联 (Direct Bond Interconnect，DBI)，如果将芯片视为小积木，混合键合就像神奇胶水，让两颗小积木直接黏在一起。当然，真正原理并非胶水，而是通过两个芯片覆盖介电材料如二氧化硅 (SiO2)，介电材料嵌入与芯片相连的铜接点，接着将两芯片接点面对合，再通过热处理让两芯片铜接点受热膨胀对接。

相较仍是封装主流技术的凸块（Bump）接合，混合键合最大优势是缩小接点间距，以凸块接合来说，最小接点间距约20µm，但混合键合能缩小至1µm甚至更低。

另一方面，芯片更小接点间距意味相同尺寸，混合键合能做出更多I/O接点，甚至能在1cm2芯片做出百万个I/O接点，相较传统复晶銲锡接合，接点数能提升千倍以上。

芯片连接间距随着键合技术发展而大幅缩小，10µm以下间距就是Hybrid Bonding的主战场。（Source：Besi）

此外，混合键合只会让芯片多1-2µm厚度，微凸块高度则落在10-30µm，故采用混合键合有助降低芯片堆栈厚度，同时省去微凸块间的填充材料。

另外，通过混合键合制作铜接点传递信号，不仅更稳定，能耗也只有微凸块三分之一甚至更低，有助节能散热。混合键合还能减少芯片机械应力，提升产品可靠性，同时支持更高的数据传输速度，以及完成更低能耗表现。

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