HBM4 TC键合机, SK海力士又下订

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合

鹬蚌相争，渔翁得利。

韩国芯片制造商 SK 海力士已向新加坡 ASMPT 订购了一批用于生产 HBM4（最新高带宽存储器 (HBM)）的热压 (TC) 键合机。这项新订单出台之际，SK 海力士在韩国的其他 TC 键合机供应商韩美半导体和韩华半导体之间正就专利问题展开激烈争论。这家韩国芯片制造商上个月向ASMPT订购了7套TC键合机，每套包含两个键合头。每台设备单价约为40亿韩元，因此该订单总金额可能约为300亿韩元。去年10 月，ASMPT 已赢得一份单独的订单，为 HBM3E 12H 的生产提供数十套 TC 键合机组件——SK 海力士认为这为 HBM3E 的成功大规模生产做出了贡献。ASMPT之所以能赢得最近的订单，是因为其竞争对手韩美半导体和韩华半导体之间持续的争端；该订单原本预计在今年早些时候就会下达，但直到最近才最终敲定。韩美半导体于去年12 月对韩华半导体提起专利诉讼，韩华半导体则于 5 月提起诉讼，要求宣告相关专利无效，并在两个月前对韩美半导体提起反诉，指控其侵犯专利权。今年 4 月，韩美半导体召回了派往 SK 海力士担任支持人员的约 60 名工程师，许多人认为这是韩美半导体对客户从韩华半导体采购产品的抗议。SK海力士预计将于明年3月订购100套用于生产HBM4的TC键合机。届时，该公司计划扩建其位于清州的M15X晶圆厂，以提升10亿DRAM的产能。 这家芯片制造商将如何向ASMPT、韩美半导体和韩华半导体下达这些键合机的订单，还有待观察。SK海力士目前使用约50套TC键合机生产HBM4，其中一半由ASMPT提供。消息人士称，韩华半导体的键合机未投入使用。韩美半导体一直是SK海力士HBM生产TC键合机的独家供应商，直到去年年底ASMPT加入供应链。韩华半导体也于今年加入供应链。

ASMPT于1975年在香港成立，是一家芯片封装公司。其总部现位于新加坡，年收入约为2.5万亿韩元。近年来，其先进封装业务发展迅速。

随着AI浪潮的兴起以及芯片巨头们的加速布局，HBM的重要性愈发凸显，而作为HBM制造的关键设备之一，TC键合机近年来也受到广泛关注。

在传统的倒装芯片键合中，芯片被“翻转”，以便其焊料凸块（也称为 C4 凸块）与半导体基板上的接合焊盘对齐。整个组件被放置在回流炉中，并根据焊料材料均匀加热至 200ºC-250ºC 左右。焊料凸块熔化，在接合和基板之间形成电气互连。

随着互连密度的增加和间距缩小到 50µm 以下，倒装芯片工艺面临一些挑战。由于整个芯片封装都放入烤箱中，芯片和基板会因热量而以不同的速率膨胀（即不同的热膨胀系数，CTE），从而产生变形，导致互连出现故障。然后，熔融焊料会扩散到其指定区域之外。

这种现象称为焊料桥接，会导致相邻焊盘之间出现不必要的电连接，并可能造成短路，从而导致芯片出现缺陷。这就是TCB（热压键合）工艺发挥作用的地方，因为它可以解决间距缩小到某个点以下时倒装芯片工艺出现的问题。

TCB的优势在于，热量是通过加热工具头局部施加到互连点上，而不是在回流焊炉（倒装芯片）中均匀施加。这样可以减少向基板的热量传递，从而降低热应力和 CTE 挑战，实现更强大的互连。对芯片施加压力以提高粘合质量并实现更好的互连。典型的工艺温度范围在 150ºC-300ºC 之间，压力水平在 10-200MPa 之间。

除此之外，TCB 允许的接触密度比倒装芯片更高，在某些情况下每平方毫米可达到 10,000 个接触点，但更高精度的主要缺点是吞吐量较低。虽然倒装芯片机每小时可以达到超过 10,000 个芯片的吞吐量，但 TCB 的吞吐量则在 1,000-3,000 个芯片的范围内。

目前HBM领域主要的TC键合设备生产商包括日本的新川半导体、上文提到过的ASMPT、韩美半导体、韩华精密机械（Hanwha Precision Machinery）以及荷兰的Besi等。随着TC键合设备市场需求的迅速快速增长，带来了广阔的市场空间和发展机遇，同时，多元化的供应商格局也使得竞争较为激烈，这将促使设备厂商不断提升产品质量和服务水平，以提高市场竞争力。

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