HBM4 TC鍵合機，SK海力士又下訂

本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）綜合

鷸蚌相爭，漁翁得利。

韓國芯片制造商 SK 海力士已向新加坡 ASMPT 訂購了一批用于生產 HBM4（最新高帶寬存儲器 (HBM)）的熱壓 (TC) 鍵合機。這項新訂單出臺之際，SK 海力士在韓國的其他 TC 鍵合機供應商韓美半導體和韓華半導體之間正就專利問題展開激烈爭論。
這家韓國芯片制造商上個月向ASMPT訂購了7套TC鍵合機，每套包含兩個鍵合頭。每臺設備單價約為40億韓元，因此該訂單總金額可能約為300億韓元。
去年10 月，ASMPT 已贏得一份單獨的訂單，為 HBM3E 12H 的生產提供數十套 TC 鍵合機組件——SK 海力士認為這為 HBM3E 的成功大規模生產做出了貢獻。ASMPT之所以能贏得最近的訂單，是因為其競爭對手韓美半導體和韓華半導體之間持續的爭端；該訂單原本預計在今年早些時候就會下達，但直到最近才最終敲定。
韓美半導體于去年12 月對韓華半導體提起專利訴訟，韓華半導體則于 5 月提起訴訟，要求宣告相關專利無效，并在兩個月前對韓美半導體提起反訴，指控其侵犯專利權。今年 4 月，韓美半導體召回了派往 SK 海力士擔任支持人員的約 60 名工程師，許多人認為這是韓美半導體對客戶從韓華半導體采購產品的抗議。
SK海力士預計將于明年3月訂購100套用于生產HBM4的TC鍵合機。屆時，該公司計劃擴建其位于清州的M15X晶圓廠，以提升10億DRAM的產能。 這家芯片制造商將如何向ASMPT、韓美半導體和韓華半導體下達這些鍵合機的訂單，還有待觀察。
SK海力士目前使用約50套TC鍵合機生產HBM4，其中一半由ASMPT提供。消息人士稱，韓華半導體的鍵合機未投入使用。韓美半導體一直是SK海力士HBM生產TC鍵合機的獨家供應商，直到去年年底ASMPT加入供應鏈。韓華半導體也于今年加入供應鏈。

ASMPT于1975年在香港成立，是一家芯片封裝公司。其總部現位于新加坡，年收入約為2.5萬億韓元。近年來，其先進封裝業務發展迅速。

隨著AI浪潮的興起以及芯片巨頭們的加速布局，HBM的重要性愈發凸顯，而作為HBM制造的關鍵設備之一，TC鍵合機近年來也受到廣泛關注。

在傳統的倒裝芯片鍵合中，芯片被“翻轉”，以便其焊料凸塊（也稱為 C4 凸塊）與半導體基板上的接合焊盤對齊。整個組件被放置在回流爐中，并根據焊料材料均勻加熱至 200oC-250oC 左右。焊料凸塊熔化，在接合和基板之間形成電氣互連。

隨著互連密度的增加和間距縮小到 50μm 以下，倒裝芯片工藝面臨一些挑戰。由于整個芯片封裝都放入烤箱中，芯片和基板會因熱量而以不同的速率膨脹（即不同的熱膨脹系數，CTE），從而產生變形，導致互連出現故障。然后，熔融焊料會擴散到其指定區域之外。

這種現象稱為焊料橋接，會導致相鄰焊盤之間出現不必要的電連接，并可能造成短路，從而導致芯片出現缺陷。這就是TCB（熱壓鍵合）工藝發揮作用的地方，因為它可以解決間距縮小到某個點以下時倒裝芯片工藝出現的問題。

TCB的優勢在于，熱量是通過加熱工具頭局部施加到互連點上，而不是在回流焊爐（倒裝芯片）中均勻施加。這樣可以減少向基板的熱量傳遞，從而降低熱應力和 CTE 挑戰，實現更強大的互連。對芯片施加壓力以提高粘合質量并實現更好的互連。典型的工藝溫度范圍在 150oC-300oC 之間，壓力水平在 10-200MPa 之間。

除此之外，TCB 允許的接觸密度比倒裝芯片更高，在某些情況下每平方毫米可達到 10,000 個接觸點，但更高精度的主要缺點是吞吐量較低。雖然倒裝芯片機每小時可以達到超過 10,000 個芯片的吞吐量，但 TCB 的吞吐量則在 1,000-3,000 個芯片的范圍內。

目前HBM領域主要的TC鍵合設備生產商包括日本的新川半導體、上文提到過的ASMPT、韓美半導體、韓華精密機械（Hanwha Precision Machinery）以及荷蘭的Besi等。隨著TC鍵合設備市場需求的迅速快速增長，帶來了廣闊的市場空間和發展機遇，同時，多元化的供應商格局也使得競爭較為激烈，這將促使設備廠商不斷提升產品質量和服務水平，以提高市場競爭力。

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