
引言
在半导体产业的发展历程中,曝光技术一直处于核心地位,推动着芯片线宽不断缩小。然而,随着我们进入后摩尔时代,芯片设计的理念发生了根本性的转变。在这个新时代,芯片堆叠技术与传统的微缩工艺同样重要,而键合技术则成为实现芯片堆叠的基础[1]。
为什么键合技术变得如此重要?
键合技术的线宽和能耗性能直接影响着整个芯片系统的性能上限。这使得混合键合技术(Hybrid Bonding)在当今半导体产业中的地位日益突出。
AI系统推动技术变革
近年来,AI相关芯片的需求呈现爆发式增长。由于大型语言模型的规模不断扩大,单一芯片已经无法容纳完整的模型。因此,AI芯片设计逐渐演变为系统化的设计方案。
在典型的AI系统中,我们会看到多种类型的芯片协同工作:
各类运算芯片(CPU、GPU、ASIC等)
记忆体芯片(如高带宽内存HBM)
系统设计者发现,通过调整芯片之间的物理距离,可以显著提升系统性能并降低能耗。这促使了从PCB板级互连向更紧凑的封装方案演进:
载板封装
2.5D封装
3D封装
混合键合技术的广泛应用
混合键合技术的应用范围非常广泛,已经渗透到半导体产业的多个领域:
CMOS图像传感器
3D NAND闪存
高带宽内存(HBM)
3D封装技术
值得注意的是,下一代HBM 4可能部分采用混合键合技术,而HBM 5则必须依赖混合键合技术才能满足其性能需求。
技术发展趋势
混合键合技术在未来AI系统中的重要性主要体现在两个方面:
算力需求推动更密集的芯片堆叠,这要求更高的芯片间数据传输速率
多芯片系统对能耗效率提出了更高要求
从AMD的AI GPU发展路线(MI300及后续产品)中,我们可以清楚地看到这一技术趋势。混合键合技术将在3D封装和新一代HBM制造中发挥重要作用,推动半导体产业向更高性能、更低能耗的方向发展。
让我们期待这项技术在未来带来更多突破性的发展。
参考来源
[1] https://www.redef.tech/