混合键合技术在高性能计算(HPC)、人工智能(AI)、5G通信、物联网(IoT)以及消费电子等多个领域展现出广阔的应用前景。在HPC领域，该技术有助于构建更大规模、更高效率的处理器阵列;在AI领域，则能够支持更加复杂的神经网络模型，加速推理与训练过程;而在5G通信和IoT领域，混合键合技术则有助于实现更高效的数据传输与处理，推动万物互联时代的到来。

混合键合又称为直接键合互连(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，而是透过两个芯片覆盖介电材料如二氧化矽(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，再透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，相较传统覆晶焊锡接合，接点数能提升千倍以上。

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叠厚度，同时省去微凸块间的填充材料。

另外，透过混合键合制作铜接点传递讯号，不仅更稳定，耗能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，同时支援更高的资料传输速度，以及达成更低能耗表现。

混合键合在先进封装领域越来越受欢迎，因为它提供了功能相似或不同的芯片之间的最短垂直连接，以及更好的热、电和可靠性结果。

其优点包括互连缩小到亚微米间距、高带宽、增强的功率效率以及相对于焊球连接的更好扩展。但是，尽管一些芯片制造商在大批量制造（HVM）中确实拥有混合键合技术，但目前该工艺的成本太高，无法大规模采用。而且由于混合键合将前端和后端生产线连接在一起，因此芯片放置等组装工艺现在必须满足前端规格。

其他挑战包括需要更好的铜平整度均匀性、更快的芯片到晶圆（D2W）放置和更好的精确性、多个键合和解键合载体带来成本增加以及更低温的退火能力。最后，必须降低颗粒水平，尤其是在芯片放置和切割步骤中。

Brewer Science首席应用工程师Alice Guerrero表示：“要成功地将混合键合进行大批量生产，需要解决与缺陷控制、对准精度、热管理、晶圆翘曲、材料兼容性和工艺吞吐量相关的挑战。”

人工智能（AI）芯片组和模块是混合键合和先进封装的巨大驱动力。它们的高性能和高价格有助于推动行业发展。事实上，DRAM制造商正在评估从热压缩焊球键合转向混合键合的净收益。混合键合之后的下一代扩展是顺序3D集成，其中键合甚至延伸到薄膜。

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