HBM4 TC鍵合機(jī)，SK海力士又下訂

本文由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫（ID：ICVIEWS）綜合

鷸蚌相爭(zhēng)，漁翁得利。

韓國(guó)芯片制造商 SK 海力士已向新加坡 ASMPT 訂購(gòu)了一批用于生產(chǎn) HBM4（最新高帶寬存儲(chǔ)器 (HBM)）的熱壓 (TC) 鍵合機(jī)。這項(xiàng)新訂單出臺(tái)之際，SK 海力士在韓國(guó)的其他 TC 鍵合機(jī)供應(yīng)商韓美半導(dǎo)體和韓華半導(dǎo)體之間正就專(zhuān)利問(wèn)題展開(kāi)激烈爭(zhēng)論。
這家韓國(guó)芯片制造商上個(gè)月向ASMPT訂購(gòu)了7套TC鍵合機(jī)，每套包含兩個(gè)鍵合頭。每臺(tái)設(shè)備單價(jià)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(dú)的訂單，為 HBM3E 12H 的生產(chǎn)提供數(shù)十套 TC 鍵合機(jī)組件——SK 海力士認(rèn)為這為 HBM3E 的成功大規(guī)模生產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)。ASMPT之所以能贏得最近的訂單，是因?yàn)槠涓?jìng)爭(zhēng)對(duì)手韓美半導(dǎo)體和韓華半導(dǎo)體之間持續(xù)的爭(zhēng)端；該訂單原本預(yù)計(jì)在今年早些時(shí)候就會(huì)下達(dá)，但直到最近才最終敲定。
韓美半導(dǎo)體于去年12 月對(duì)韓華半導(dǎo)體提起專(zhuān)利訴訟，韓華半導(dǎo)體則于 5 月提起訴訟，要求宣告相關(guān)專(zhuān)利無(wú)效，并在兩個(gè)月前對(duì)韓美半導(dǎo)體提起反訴，指控其侵犯專(zhuān)利權(quán)。今年 4 月，韓美半導(dǎo)體召回了派往 SK 海力士擔(dān)任支持人員的約 60 名工程師，許多人認(rèn)為這是韓美半導(dǎo)體對(duì)客戶(hù)從韓華半導(dǎo)體采購(gòu)產(chǎn)品的抗議。
SK海力士預(yù)計(jì)將于明年3月訂購(gòu)100套用于生產(chǎn)HBM4的TC鍵合機(jī)。屆時(shí)，該公司計(jì)劃擴(kuò)建其位于清州的M15X晶圓廠(chǎng)，以提升10億DRAM的產(chǎn)能。 這家芯片制造商將如何向ASMPT、韓美半導(dǎo)體和韓華半導(dǎo)體下達(dá)這些鍵合機(jī)的訂單，還有待觀察。
SK海力士目前使用約50套TC鍵合機(jī)生產(chǎn)HBM4，其中一半由ASMPT提供。消息人士稱(chēng)，韓華半導(dǎo)體的鍵合機(jī)未投入使用。韓美半導(dǎo)體一直是SK海力士HBM生產(chǎn)TC鍵合機(jī)的獨(dú)家供應(yīng)商，直到去年年底ASMPT加入供應(yīng)鏈。韓華半導(dǎo)體也于今年加入供應(yīng)鏈。

ASMPT于1975年在香港成立，是一家芯片封裝公司。其總部現(xiàn)位于新加坡，年收入約為2.5萬(wàn)億韓元。近年來(lái)，其先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)發(fā)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(fā)凸顯，而作為HBM制造的關(guān)鍵設(shè)備之一，TC鍵合機(jī)近年來(lái)也受到廣泛關(guān)注。

在傳統(tǒng)的倒裝芯片鍵合中，芯片被“翻轉(zhuǎn)”，以便其焊料凸塊（也稱(chēng)為 C4 凸塊）與半導(dǎo)體基板上的接合焊盤(pán)對(duì)齊。整個(gè)組件被放置在回流爐中，并根據(jù)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(zhàn)。由于整個(gè)芯片封裝都放入烤箱中，芯片和基板會(huì)因熱量而以不同的速率膨脹（即不同的熱膨脹系數(shù)，CTE），從而產(chǎn)生變形，導(dǎo)致互連出現(xiàn)故障。然后，熔融焊料會(huì)擴(kuò)散到其指定區(qū)域之外。

這種現(xiàn)象稱(chēng)為焊料橋接，會(huì)導(dǎo)致相鄰焊盤(pán)之間出現(xiàn)不必要的電連接，并可能造成短路，從而導(dǎo)致芯片出現(xiàn)缺陷。這就是TCB（熱壓鍵合）工藝發(fā)揮作用的地方，因?yàn)樗梢越鉀Q間距縮小到某個(gè)點(diǎn)以下時(shí)倒裝芯片工藝出現(xiàn)的問(wèn)題。

TCB的優(yōu)勢(shì)在于，熱量是通過(guò)加熱工具頭局部施加到互連點(diǎn)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(yīng)力和 CTE 挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的互連。對(duì)芯片施加壓力以提高粘合質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)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(dá)到 10,000 個(gè)接觸點(diǎn)，但更高精度的主要缺點(diǎn)是吞吐量較低。雖然倒裝芯片機(jī)每小時(shí)可以達(dá)到超過(guò) 10,000 個(gè)芯片的吞吐量，但 TCB 的吞吐量則在 1,000-3,000 個(gè)芯片的范圍內(nèi)。

目前HBM領(lǐng)域主要的TC鍵合設(shè)備生產(chǎn)商包括日本的新川半導(dǎo)體、上文提到過(guò)的ASMPT、韓美半導(dǎo)體、韓華精密機(jī)械（Hanwha Precision Machinery）以及荷蘭的Besi等。隨著TC鍵合設(shè)備市場(chǎng)需求的迅速快速增長(zhǎng)，帶來(lái)了廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)，多元化的供應(yīng)商格局也使得競(jìng)爭(zhēng)較為激烈，這將促使設(shè)備廠(chǎng)商不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平，以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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