2026.1.29半导体行业观察

一、混合键合是什么？

（一）技术背景

先进封装成为 “后摩尔时代” 算力新引擎。随着芯片制程进入 7nm 以下，“功耗墙、内存墙、成本墙” 三重瓶颈显现，制程推进的成本与难度大幅上升。先进封装通过多芯片集成、高密度互联、异构架构，在系统层面释放算力潜能。传统 SoC 设计逼近光刻掩膜极限，芯片架构向 Chiplet 演进，芯片堆叠成为增加晶体管数量的重要手段，而键合技术是实现芯片堆叠的关键，其线宽和能耗直接决定芯片系统的性能上限。

（二）技术定义与发展历程

混合键合是在熔融键合基础上发展而来的先进封装技术，结合介电键合和金属互连，通过在键合界面嵌入金属焊盘实现晶圆面对面连接，采用介电材料（通常是氧化硅）与嵌入式铜焊盘结合，无需焊料凸块，实现高密度、高性能的 3D 集成，通常当互连的连接间距小于或等于 10um 时使用。

其发展历程经历多阶段：1975s-1995s 为引线键合时期，成本低廉但信号传输路径长；1995s-2012s 为倒装芯片时期，连接密度提升、信号传输路径缩短，但凸点间距缩小到 40μm 以下时存在翘曲和精度问题；2012s-2015s 为热压键合时期，通过加热加压形成冶金键合；2015s-2018s 为扇出封装时期，基于重组技术；2018s-2025s 为混合键合时期，以铜 - 铜直接连接方式实现超精细间距堆叠和封装，开启 3D 新时代。

（三）分类与成本良率特点

按工艺可分为晶圆到晶圆（W2W）和芯片到晶圆（D2W/C2W）工艺。W2W 以晶圆状态堆叠，步骤少、对准精度高、吞吐量和键合良率高，但存在芯片浪费、尺寸受限、异构集成灵活性不足、难度大、良率相对较低等问题，适用于高产量的较小芯片如 CMOS 图像传感器、3D NAND；D2W/C2W 将半导体器件切成芯片后层压在晶圆上，可筛选优质芯片、支持异构集成、减少材料浪费，不过生产力不如 W2W，在 CIS、存储、逻辑和高带宽内存（HBM）等领域有应用。

成本方面，对于小尺寸芯片，D2W 封装技术成本更高；当芯片尺寸增大时，W2W 技术更为昂贵。

（四）应用领域

主要应用于 3D 堆叠，如 3D NAND、DRAM 等，目前在 3D NAND 中广泛应用，正逐渐向 DDR6+、SoIC 等领域扩展，在 CIS 应用中已替代 TSV 互联，实现了占位面积、TSV 成本缩减与混合键合工艺成本间的盈亏平衡。

二、混合键合的优势与挑战

（一）优势

• 极致互连密度与性能突破：可实现 1μm 以下的互连间距，相较传统凸块键合（20μm 以上），单位面积的 I/O 接点数量提升千倍以上，大幅提升芯片间数据传输带宽。
• 工艺兼容性与成本优化潜力：兼容现有晶圆级制造流程，可与 TSV、微凸块等技术结合形成复合封装方案。
• 三维集成与异构设计灵活性：支持逻辑芯片、存储芯片、传感器等不同功能单元的垂直堆叠，推动 3D IC 和 Chiplet 架构的发展。

（二）挑战

• 良率问题：晶圆与晶圆（或芯片与晶圆）之间的亚微米级对准是核心难点，任何一个芯片出现无法修复的缺陷都可能导致整个堆叠模组报废。
• 表面光滑度需求：在 CMP 阶段需要做到表面粗糙度 <0.1nm，无金属残留、无微刮痕，热膨胀 - 退火过程完全协同，才能实现高良率（>99.9%）和低空洞率（<0.01%）。
• 洁净度需求：需要 ISO3 以上洁净等级，远高于传统 ISO5 标准，对生产环境要求高。
• 测试流程复杂：使用混合键合技术后，测试流程相较于微凸点技术变得更为困难。

三、混合键合设备未来市场需求

（一）关键领域应用推动需求

• HBM 领域：HBM5 20hi 时代，三星、美光、SK 海力士三大主要 HBM 制造商已确定采用混合键合技术。HBM5 旨在满足未来人工智能和高性能计算的极端需求，20hi 堆叠中，微凸块技术难以控制高度和翘曲问题，混合键合技术凭借无间隙结构成为必然选择，随着 HBM4/5 占比逐渐放量，混合键合需求有望迎来增长。
• 逻辑集成领域：台积电 SoIC（System on Integrated Chips）采用混合键合技术，具有更高的集成密度和更佳的性能，支持异构集成且功能密度更高。台积电等厂商加快先进封装产能扩张，AP7 工厂提前至 2025 年 8 月进行设备安装，2025 年 SoIC 产量翻番至 1 万片，预计 2026 年再翻一番。

（二）行业投资与市场规模

全球范围内约有 1000 亿美元的投资正在进行中或已规划，用于建设新的先进封装工厂。根据 BESI 预测，到 2030 年，全球已安装的混合键合系统累计数量将达到 960 至 2000 台。

市场规模方面，2024 年半导体键合市场规模估计为 7.6548 亿美元，预计 2025 年至 2035 年复合年增长率（CAGR）为 3.11%；全球混合键合技术市场预计从 2023 年的 1.2349 亿美元增长至 2030 年的 6.1842 亿美元，年复合增长率为 24.7%，其中亚太地区增长尤为显著，预计从 2023 年的 8140 万美元增长至 2030 年的 4.2472 亿美元，CAGR 为 26.05%。2024 年全球半导体设备销售额达到 1171 亿美元，中国大陆半导体设备销售额达到 496 亿美元，同比增长 35%，连续第五年成为全球最大半导体设备市场。

（三）应用拓展趋势

逻辑芯片领域，AMD、英特尔按计划推进，博通已在其定制 AI 芯片中采用，高端 PC / 笔记本 CPU 预计在 2025 年底前采用，众多 AI 设备厂商正在开发中；存储芯片与共封装光学领域，所有领先厂商都在为 HBM4 评估混合键合和热压键合技术，首款混合键合的 HBM4e 16 高堆叠产品将于 2026 年问世，未来的 HBM5 可能仅采用混合键合，共封装光学器件正从潜在可能变为现实；新兴应用方面，智能眼镜采用直接晶圆键合、微型显示器、传感器以及智能手机等潜在应用趋势逐渐明确。

四、海内外及中国大陆主要参与企业

（一）市场竞争格局

全球混合键合设备市场呈现 “海外主导、国产突破” 的格局。海外设备厂商起步较早，长期由 EVG、Besi 等国际巨头主导，2023 年 BESI 市占率高达 67%，2024 年约占 70%，全球前五大厂商占有大约 86% 的市场份额。2023 年以来，中国企业实现技术突破，逐步具备与国际厂商同台竞技的实力。

（二）海外主要企业

• BESI（荷兰，1995 年成立）：在固晶 / 键合机领域围绕先进封装设备布局，产品涵盖多模块固晶机、倒装键合机、混合键合机等多种晶圆键合设备。其混合键合机精准度可到达 0.2 微米以上，产能效率在 1500UPH 左右，2025 年推出的 Datacon 8800 CHAMEO ultra plus AC 键合机可实现 < 200nm 的放置精度，计划进一步提升至 < 50nm，支持 2000 片 / 小时的高速键合，累计订单已超过 100 套，客户包括台积电、英特尔、三星等巨头。2024 年营业收入 6.075 亿欧元，同比增长 4.9%，先进封装毛利率为 65.2%。
• ASMPT（荷兰，1975 年成立）：可提供引线键合机、倒装键合机、热压键合机和混合键合机，满足传统封装和先进封装需求。2024 年第三季度向逻辑芯片客户交付了首台混合键合设备，并已获得用于下一代 HBM 的应用订单，预计于 2025 年交付。
• EV Group（奥地利，1980 年成立）：提供多种键合机及相关解决方案，是混合键合 D2W 领域行业领先探索者之一，2021 年推出 EVG 320 D2W 晶片准备与活化系统，2022 年在 D2W 熔融与混合键合领域取得重大突破，2025 年发布业界首款专用于芯片 - 晶圆键合的套刻精度量测系统 EVG®40 D2W。
• SUSS（新加坡，1964 年成立）：提供全自动和半自动晶圆片键合系统，其 XBS 300 平台可用于 8 英寸和 12 英寸的混合键合 / 热压键合，拥有高度模块化设计，可满足 D2W 和 W2W 两种加工需求，具备行业领先的 100nm 精准度。

（三）中国主要企业

• 拓荆科技（688071.SH）：中国大陆混合设备领导者，推出晶圆对晶圆（W2W）键合设备 Dione 300（国产首台量产级混合键合设备）和芯片对晶圆（C2W）键合前表面预处理设备 Propus，性能和产能指标达国际领先水平，已获复购订单并实现产业化应用。同时自主研发推出晶圆对晶圆熔融键合设备、芯片对晶圆混合键合设备等多款产品。2024 年营业收入 41.03 亿元，同比增长 51.7%；2025 上半年实现营业收入 19.5 亿元，同比增长 54.25%，归母净利润 0.94 亿元。获大基金三期注资，加速技术研发与产业化。
• 百傲化学（603360.SH）：控股子公司芯慧联聚焦半导体设备研发、生产和销售，参股的芯慧联芯主营半导体先进键合设备及相关量检测、解键合等附属设备业务，推出的 D2W 混合键合设备 SIRIUS RT300 与 W2W 设备 CANOPUS RT300 填补国内空白，设备精度达国际先进水准。2025H1 半导体业务实现营收 3.35 亿元，净利润 0.58 亿元；公司整体实现营业收入 7.49 亿元，同比增长 28.42%，归母净利润 0.92 亿元，同比下降 44.22%。
• 迈为股份（300751.SZ）：立足三大关键技术平台拓展半导体封装核心设备领域，提供封装工艺整体解决方案，成功开发晶圆混合键合、晶圆临时键合等设备，自主研发的 12 英寸晶圆混合键合设备集成多种工艺单元，精度、稳定性等达到国际同类水平，已完成批量交付，标志着国产晶圆键合设备正式进入产业化阶段。2025 年上半年实现营业收入 42.13 亿元，同比下降 13.28%，归母净利润 3.94 亿元，同比下降 14.59%，其中半导体及显示业务实现营收 1.27 亿元，同比提升 496.9%。
• 其他企业：艾科瑞思推出纳米级高精度混合键合机 8800，键合精度为 500nm；华卓精科开发的 HBS 系列全自动晶圆混合键合系统，对准精度为 200nm，能在室温下完成直接键合。

五、BESI 成为 AI 驱动下混合键合技术范式转换核心受益者的原因

（一）产品布局广泛

BESI 在混合键合领域布局长久，产品组合涵盖从传统的 2D 封装到尖端的 2.5D 和 3D 封装技术，提供多模块固晶机、倒装键合机、混合键合机等多种晶圆键合设备，满足不同场景需求，在先进封装领域覆盖广，市场占有率高达 67%。

（二）技术优势显著

混合键合为下一代先进封装方案，在其技术加持下，键合性能实现跨越式提升，互联密度、键合精度大幅优化，单位比特能耗显著下降。Besi 披露的产品路线图显示，其铜 - 铜混合键合技术能实现 20μm 以下的连接点间距，还可将连接点密度提升至每平方毫米 10000 个，封装性能呈指数级增长。

（三）研发合作助力

2020 年 10 月起，Besi 与应用材料（AMAT）开展合作，共同开发了业内首个用于基于晶圆的混合键合的全集成设备解决方案。2025 年 4 月，AMAT 购入 BESI 9% 的流通股，成为其最大股东，双方合作引领 D2W 混合键合技术前沿发展，突破单一公司能力边界。

（四）订单增长强劲

Besi 新增订单趋势强劲，AI 相关计算应用的订单增长迅速。2025 年第三季度（Q3-25）新增订单额环比大幅增长 36.5%，相较于去年同期（Q3-24）增长 15.1%。新增订单主要来自亚洲外包半导体封装和测试公司对用于 2.5D 数据中心和光子学应用的设备需求，以及 AI 相关计算应用的订单增加，AI 相关计算应用的订单增长部分抵消了移动业务的疲软。

六、风险提示

• 下游需求放缓；
• 技术导入不及预期；
• 客户导入不及预期；
• 地缘政治风险。