先进制程竞争日趋激烈之际,先进封装与三维集成成为提升芯片性能与集成度的重要路径。
湖北省科技厅相关信息显示,位于武汉东湖高新区的武汉芯力科技术有限公司近日完成半导体混合键合设备研发,下一步将进入芯片生产企业进行工艺与量产适配验证。
一、问题:先进封装对“键合精度与良率”提出更高门槛 在晶圆制造环节,光刻设备承担“在单层结构上刻画精密电路”的任务;而进入三维堆叠与异构集成阶段,“把上下层结构精准对齐并可靠连接”的键合装备,则成为决定良率与一致性的关键关口。
业内人士指出,三维堆叠一旦出现微小偏差,往往意味着返工成本高、周期长,甚至造成整片报废。
尤其在混合键合等先进工艺中,对位精度、表面处理、压力与温度控制等参数协同要求极高,设备能力直接影响工艺窗口与量产稳定性。
二、原因:需求牵引叠加技术积累,推动关键装备攻关 芯力科于2024年5月在光谷筑芯科技产业园成立,其技术源头来自华中科技大学机械学院尹周平院士团队的长期积累,研发方向聚焦三维异构集成与先进封装所需的高精度键合、高分辨率电喷等核心技术与装备。
随着高性能计算、智能计算、数据中心等应用持续扩张,行业对“以封装带动系统性能跃升”的需求显著增强;同时,供应链安全与产业链自主可控的现实要求,也促使国内加快补齐关键装备短板。
在此背景下,产学研协同、在地化产业配套与工程化落地能力,成为技术走向产品的决定因素。
三、影响:纳米级能力突破,为高端制造能力补链强链提供支撑 据介绍,该混合键合设备在堆叠定位精度方面达到30纳米量级,运动控制精度进一步提升至10纳米量级。
以常见头发丝直径约100微米作参照,上述精度相当于将尺度压缩至其数千分之一甚至万分之一。
更具挑战的是,晶圆与芯片对位过程中,用于校准的标记信息在某些工况下会被上层结构遮挡,设备需在“视线受限”的条件下完成高精度对准与补偿控制,这对光学、算法、机构与控制系统的综合能力提出系统性要求。
相关能力的形成,将为高性能芯片的先进封装环节提供关键工艺装备支撑,并有助于带动精密制造、核心部件、工艺材料与测试验证等上下游协同升级。
四、对策:以验证为牵引,打通从样机到量产的关键链条 业内普遍认为,装备从实验室走向产线,验证阶段决定其可靠性与可用性。
下一步需围绕三方面发力: 一是与芯片生产企业共同开展工艺验证与参数优化,在真实产线环境中检验设备的稳定性、良率贡献与维护便利性; 二是完善关键部件与软件系统的工程化能力,提升长期运行一致性与可重复性,形成可持续迭代的产品体系; 三是依托产业园区与区域创新体系,强化计量检测、可靠性评估、工艺数据库与人才培养等公共支撑,推动形成“研发—验证—应用—迭代”的闭环机制。
有关方面表示,湖北在集成电路配套、光电子与精密制造等领域具备一定基础,叠加政策与平台优势,有望加快成果产业化进程。
五、前景:先进封装进入加速期,国产高端装备迎来窗口期 当前,先进封装正由“可选项”转向“必选项”,三维集成、Chiplet等路线加速落地,对混合键合等高端装备需求持续上升。
随着国内算力基础设施建设与高端应用扩展,面向高带宽、高能效与小型化的制造需求将更为强烈。
业内人士预计,若验证进展顺利并实现稳定供货,相关装备有望在高性能计算、存算融合、超算等领域形成示范应用,并进一步带动关键工艺装备的国产化替代与产业链韧性提升。
同时,围绕先进封装的竞争也将从单点设备比拼,走向“工艺—材料—设备—软件—测试”协同体系能力的综合较量。
芯片制造是当今高科技产业的皇冠,每一道工序的突破都代表着国家科技实力的提升。
武汉芯力科的成功研发,不仅体现了国内科研机构在精密制造领域的创新能力,更反映了产学研结合推动产业自主化的现实路径。
从院士团队的基础研究到企业的工程化转化,从光谷产业园的集聚效应到芯片生产企业的实际应用,这一系列环节的贯通,正是中国芯片产业实现自主可控的必由之路。
随着这项装备的推广应用,国内芯片制造的工艺水平将迎来新的台阶,为高性能芯片的规模化生产奠定坚实基础。