全球首台双模式键合设备问世，中国半导体封装再破"卡脖子"难题

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）近期，青禾晶元发布了全球首台独立研发C2W&W2W双模式混合键合设备SAB 82CWW系列，可用于存储器、Micro-LED显示、CMOS图像传感器、光电集成等领域。

官方介绍，该产品采用一体化设备架构，将C2W和W2W两种技术路线从“非此即彼”变为“协同进化”。SAB 82CWW系列具备以下特点：双模工艺集成；兼容8寸和12寸晶圆；超强芯片处理能力；兼容不同的对准方式、创新的键合方式，实现高良率键合；高精度、高效率；智能化偏移补偿等。


双模式混合键合，解决异质集成与大规模量产兼容难题

在先进封装领域，混合键合设备的主要作用是将芯片或晶圆以极细的间距直接连接在一起，实现高性能、低功耗的芯片集成。根据晶圆的目标种类可分为芯片对晶圆（C2W）还是晶圆对晶圆（W2W）两种技术路线。这两种技术路线各有优劣势，因此也成为企业的抉择难点。

C2W技术路线支持芯片筛选和异构集成，具备较高的灵活性。可以使用多种材料创新组合增强功能。但需要将每颗芯片对准晶圆，虽然能提高成品率，但对准精度要求高，在一定程度上也会限制生产进度。

W2W技术路线可以一次性对整片晶圆上的众多小芯片进行键合操作，键合了两个相同技术的晶圆，相对来说操作更加简单。但键合过程中会受到晶圆平整度、键合均匀压力、温度分布等问题的影响良率，且同样有对准精准度难题。

青禾晶元此次发布的SAB 82CWW系列支持C2W和W2W双模式混合键合，突破了传统键合技术的局限，实现无缝适配研发与生产需求，解决了异质集成与大规模量产难以兼顾的行业痛点。

该设备采用灵活的模块化设计，支持芯片到晶圆（C2W）和晶圆到晶圆（W2W）两种模式的混合键合。这种设计不仅能够无缝适配从研发到生产的各种需求，还提高了设备利用率。

设备厂商出招提升对准精度、键合精度指标

在对准精度方面，SAB 82CWW系列提供片间同轴和红外穿透两种对准方式，对准精度优于±300nm（同轴）和±100nm（红外），应对不同尺寸和材质的芯片。此外，C2W和W2W键合技术实现对准精度±30nm、键合精度±100nm的，C2W单键合头UPH最高可达1000片/小时。通过创新键合技术，青禾晶元的键合设备能够满足Micro-LED对亚微米级对准精度和高可靠性的需求。

当前国产主要的键合设备厂商包括拓荆科技、华卓精科、芯源微、芯睿科技、上海微电子等。随着封装技术的升级，对准精准度≤50 nm已经成为键合设备的关键性能，上述设备厂商都在通过技术开发提高对准精准度。

要想实现关键的对准精度和键合精度，那必须实现关键点mark位置精确提取。华卓精科张豹在公开演讲中提到了几大关键技术，一是利用高精度亚像素图像识别技术，通过图片精确识别出子母mark的轮廓，以及中心点，用来作为它在坐标系中的一个原点，实现几十纳米的识别精度。

其次是原位同轴校准技术，用来减少对准单元视觉系统在拍照过程中的运动，以减少运动带给上下相机位置的纳米级别的变化，从而提高对准精度，缩短对准时间。

晶圆键合设备的关键技术还有BCD开发，主要是利用卡盘材料的弹性变形来补偿晶圆的微观塑性变形造成的精度损失，减少晶圆翘曲对精度的影响。材料通常使用的是陶瓷类材料。“一般来说这个产品是准消耗品，国外产品的成本约是100万/个，我们现在开发的产品在尺寸上和性能上能够做到对标，且价格是竞品的一半左右。”张豹表示。

此外，在做完键合后，需要在设备上在线监测精度是否达标。华卓精科的图像识别系统能够实现识别精度36纳米到23纳米左右的量级。

通过技术的应用和发展，键合设备厂商能够不断提升其产品的对准精准度，满足市场对高性能半导体产品日益增长的需求。

小结：

华卓精科招股书显示，如果要实现1万片晶圆/月的产能，要用4-5台晶圆级键合设备。随着需求的增加，键合设备的需求将不断提升。与此同时，为了满足先进封装技术的需求，键合设备也将持续迭代。

青禾晶元发布全球首台双模式混合键合设备SAB 82CWW系列，突破了传统技术局限，解决异质集成与大规模量产兼容难题，采用一体化架构及灵活模块化设计，具备多种优势。同时，青禾晶元与国内设备厂商都在通过多种关键技术提升对准和键合精度，以满足市场对高性能半导体产品的需求，且在成本上具有优势。可以期待的是，国产键合设备将不断发展迭代。