随着半导体行业向更小制程节点迈进，传统封装技术已无法满足高性能芯片在集成密度、信号传输和能效等方面的需求。异构集成（HI）、芯片粒(Chiplet) 和系统级封装(SiP) 等先进封装技术正在成为行业焦点，这些技术对封装精度提出了更高要求。

01 行业背景

随着摩尔定律放缓，先进封装被视为后摩尔时代持续提升芯片性能的重要推动力。

近日，美国半导体研究联盟（SRC）发布了备受行业期待的《微电子与先进封装技术路线图2.0》（MAPT 2.0）。该路线图系统描绘了未来十年半导体封装技术的发展蓝图，指出未来的半导体封装将更加依赖异构集成与芯片粒等先进封装技术。

异构集成技术的核心优势在于，能够将不同工艺节点、不同功能、甚至不同材料的芯片整合于单一封装结构中，从而在封装层面实现高带宽、低延迟与低功耗的系统性能，同时相比全功能单芯片（SoC）具备更灵活的成本控制能力。

图一：芯片-封装协同设计的工作流程

如果将异构集成看作建造一栋功能齐全的摩天大楼，那么混合键合就是其中最先进、最坚固的钢筋连接技术。在众多先进封装工艺中，混合键合（Hybrid Bonding）因其能够提供极致的互联密度、更高的传输带宽、优异的能效表现以及更紧凑的系统尺寸，展现出显著优势。

02 技术需求

混合键合技术已逐步走向产业化应用，正处在产业化爆发的前夜。

2015年，索尼在其CMOS图像传感器中率先实现混合键合技术的量产；2022年，AMD推出了首款垂直缓存游戏处理器Ryzen 7 5800X3D 。这款处理器最特别的一点就是，在计算 Chiplet 顶部增加了一个堆叠的 SRAM 扩展芯片，将L3缓存从32 MB扩展到96 MB。

这种设计使得外置缓存芯片在性能上几乎等同于直接集成于计算芯片内部，展现了混合键合在高性能异构集成中的关键作用。

图二：AMD相关产品

今年7月，三星宣布最快将从HBM4E（第七代高带宽存储器）16层堆叠开始，应用混合键合技术；SK海力士计划从20层堆叠的HBM4E开始导入混合键合技术；美光则在今年6月宣布，已开始向主要客户交付其下一代 HBM4 内存样品。

随着异构集成技术向更高密度、更多组件集成方向发展，混合键合等先进工艺对精度的要求也不断提高。在芯片-晶圆键合间距小于3μm的混合互连工艺中，通常要求键合对位精度（3σ）需控制在键合间距的10%以内（即间距＜3μm 时，3σ 精度需＜0.3μm）。

与此同时，随着更多组件与互连被放入单一封装，潜在失效点的数量就会上升。任意一颗芯片或一个互连的缺陷，都可能危及整个多芯片封装——造成高成本良率损失。在这种环境下，更严格的工艺控制对确保高良率与高可靠性变得必不可少。

在凸点间距持续缩小、集成密度不断提高以及异构集成日趋复杂的趋势下，精密运动平台需在纳米级定位精度以及多轴同步控制等方面实现进一步突破，以支撑下一代先进封装工艺的严苛需求。

图三：NHanced Semiconductors，Inc. 的10μm间距混合键（左）和1.9μm间距混合键（右）

03 地心方案

以应用为导向，地心科技深耕高精密运动平台领域多年，在半导体行业的实际应用中积累了丰富的定制经验。针对混合键合技术对运动平台的严苛要求，地心科技提供多款高精密运动平台，精准匹配客户W2W/D2W应用场景：

1.ONEXY系列 XY直线电机机械台

▶ 实现芯片在水平面内的高精度、高速定位，减少因定位误差导致的键合错位问题

▶ 电子分辨率1nm，最小步进小于20nm

▶ 丰富的行程选项，兼具大行程、高精度、重负载与低侧向高度等优势

▶ 开放式结构，易组成多种多轴配置

2.Surface系列 平面气浮

▶ 在实现芯片高精度、高速定位的同时，满足混合键合的高洁净度要求

▶ 高动态性能（截止频率>330Hz）

▶ 双驱轴、横梁轴均采用空气导轨的H型式结构

▶ 选用高精密零膨胀系数光栅反馈，膨胀系数低，受温漂影响小

3.SurfaceZ系列 直驱升降台

▶ 精密控制上下贴合过程，实现平稳的垂直运动，防止芯片损伤

▶ 高动态性能（空载截止频率大于120Hz）

▶ 低侧向高度，适合空间紧凑应用场景

▶ 在位稳定性5nm（配置线性驱动器，带隔振实验室环境）

4.SMH-165V系列 直驱升降台

▶ 精密控制上下贴合过程，实现平稳的垂直运动，防止芯片损伤

▶ 配置灵活，可选不同行程与断电自锁功能

▶ 最小步进20nm，重复定位精度±200nm，定位精度±500nm

▶ 在位稳定性20nm（配置线性驱动器，带隔振实验室环境）

5.ZTT-V2系列 三轴偏摆台

▶ 实时调整芯片高度及位姿，确保键合界面全面积均匀接触，避免局部未键合或应力集中

▶ 升降(Z)和调平（Tip-tilt）一体平台

▶ 采用球形铰链结构，多轴联动控制

▶ Z向微动步距20nm，Tip-tilt微动步距0.05 arc sec

除了标准产品，地心科技更可基于客户具体需求，在精度、轴数、行程等关键维度进行深度定制，打造专属运动平台解决方案，助力客户项目高效落地。

从异构集成的宏大架构，到混合键合的精微连接，先进封装技术的每一次飞跃，都离不开底层运动控制精度的坚实支撑。地心科技将以与时俱进的高精度运动平台，以此为基石，助力客户实现集成密度、系统性能与生产良率的代际跨越，制胜半导体下一轮产业竞争。