机械：先进封装产业+键合技术发展，共驱键合设备广阔空间_41页_2mb

先进封装产业+键合技术发展，共驱键合设备广阔空间

核心内容概述

随着AI、电动汽车及先进移动设备等终端市场的发展，半导体封装技术不断演进，键合设备作为关键环节，其技术升级与市场需求形成互为驱动的关系。键合技术包括传统方式和先进方式，其中倒装芯片键合（Flip Chip Bonding）、热压键合（TCB）以及混合键合（Hybrid Bonding）是当前的重点发展方向。混合键合因其高密度互连、高精度对准、低功耗和高可靠性等优势，成为未来先进封装的重要方向。同时，HBM（高带宽存储器）和CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）等高端封装技术对键合设备提出更高要求，推动市场增长。国内厂商正加速布局，有望在国产替代与行业放量中迎来发展机遇。

主要观点与关键信息

1.1 半导体键合概念

• 半导体后道封装工艺包括背面研磨、划片、键合、引线键合和成型等。
• 键合分为永久键合和临时键合。永久键合用于芯片与基板的最终连接，而临时键合用于晶圆减薄过程中的机械支撑。
• 混合键合技术通过在芯片焊盘上形成铜触点，实现无凸块互连，可显著降低封装厚度。

1.2 键合技术发展与设备机遇

• 倒装芯片键合技术较成熟，具有高密度、高性能和小尺寸等优势，广泛用于存储器、逻辑器件等。
• **热压键合（TCB）**技术在HBM封装中应用广泛，解决了回流焊中的翘曲和污染问题。
• 无助焊剂TCB技术在小间距互连中表现更优，但对工艺控制要求更高。
• 混合键合技术正在成为先进封装的主流，其优势包括更高的互连密度、更小的间距和更高的可靠性，但面临良率、洁净度和工艺控制等挑战。

1.3 AI驱动键合设备市场增长

• AI产业推动HBM和CoWoS技术的快速发展，带动键合设备市场需求增长。
• 2023-2025年，全球AI服务器带动的HBM需求量预计从5,664万颗增长至10,336.8万颗，对应的键合设备市场空间从70.7亿元增长至143.1亿元。
• 中国AI服务器带动的HBM需求量预计从1,699.2万颗增长至2,342.4万颗，对应的键合设备市场空间从21.2亿元增长至32.4亿元。

1.4 混合键合技术应用场景

• 混合键合技术已应用于3D NAND、HBM、逻辑芯片、SoIC、共封装光学（CPO）等高端封装领域。
• 三星、SK海力士、美光等厂商正逐步采用混合键合技术，用于下一代HBM（如HBM4、HBM5）的封装。

1.5 国内先进封装产业与国产设备机遇

• 国内先进封装产业正处于快速发展阶段，键合设备国产化率仍较低。
• 以武汉新芯、芯浦天英、盛合晶微、甬矽电子、拓荆科技、芯源微、芯碁微装等为代表的国内厂商正在加快键合设备的研发和产业化。
• 韩美半导体、Besi等海外厂商在HBM和混合键合设备领域占据领先地位，带动行业增长。

关键技术与市场趋势

2.1 倒装回流焊（Flip Chip TCB）

• 适用于HBM、存储器等产品，具有高密度和高可靠性。
• 与传统回流焊相比，其可减少翘曲、提高互连质量。

2.2 TCB到fluxless TCB

• fluxless TCB在10微米以下间距互连中更具优势，但需要更严格的工艺控制。
• 工艺流程包括真空预加热、键合头拾取芯片、对位、热压键合等。

2.3 混合键合（Hybrid Bonding）

• 混合键合技术可实现超短互连和超高密度，是未来先进封装的主流。
• 已在3D NAND、HBM、逻辑芯片、SoIC等场景中应用。
• 目前仍处于研发和验证阶段，面临良率、洁净度、技术门槛等挑战。

3.1 HBM发展与键合设备需求

• HBM通过TSV垂直堆叠技术实现高带宽、低延迟，广泛应用于AI、高性能计算等。
• HBM的键合设备市场空间预计在2025年达到143.1亿元（全球）和32.4亿元（中国）。

3.2 CoWoS与键合设备增长

• CoWoS是2.5D封装技术，用于HBM与CPU/GPU的共封装，对键合设备提出更高要求。
• 韩美半导体、Besi、ASMPT等厂商已获得大量CoWoS相关订单。

3.3 国内厂商进展

• 拓荆科技：推出Dione300、Propus、Crux300等混合键合设备，已实现产业化应用，2024年收入同比增长51.7%。
• 芯慧联：推出SIRIUS RT300和CANOPUS RT300混合键合设备，与百傲化学合作推进国产设备发展。
• 华卓清科：研发混合键合设备UP-UMA®HB300、熔融键合设备UP-UMA®FB300等，服务于HBM和Chiplet市场。
• 芯碁微装：开发全自动晶圆临时键合机和混合键合机，应用于先进封装、MEMS等场景。

设备厂商与投资标的梳理

4.1 键合设备的竞争格局

• 全球键合设备市场由EVG、SUSS、ASMPT、Besi、Hanmi等国际厂商主导，2023年前五大厂商占据约86%的市场份额。
• 国内设备厂商在高端封装设备领域仍以进口为主，但正加快国产化进程。

4.2 海外投资标的

• 韩美半导体（Hanmi）：专注于HBM和2.5D封装设备，2023-2024年订单显著增长，股价涨幅超1300%。
• Besi：全球混合键合设备龙头，2024年混合键合收入同比增长2倍，订单增加1倍以上。

4.3 国内投资标的

• 拓荆科技：国内高端半导体设备龙头，混合键合设备实现产业化应用，毛利率达50.84%。
• 百傲化学：与芯慧联合作开发晶圆键合设备，涵盖涂胶、活化、清洗、对位、键合等模块，提升国产替代能力。

市场空间与技术演进

3.9 AI服务器驱动键合设备市场空间测算

3.10 国内厂商进展

• 武汉新芯：2024年启动高带宽存储器先进封装产线建设，计划月产出能力>3000片。
• 芯浦天英：计划2026年中投产，年产能达9万片，专注于AI相关高频宽存储器。
• 盛合晶微：月产8万片金属Bump产品，1.6万片三维封装产品，投资100.9亿元。
• 甬矽电子：年产能达9万片，2025年1月完成可转债发行，用于多维异构先进封装研发。

未来展望

• 随着HBM、SoIC等先进封装技术的持续发展，键合设备市场将持续扩大。
• 混合键合技术将成为高端封装的主流，推动键合设备向更高精度、更高密度、更低功耗演进。
• 国内厂商在HBM和2.5D/3D封装设备领域逐步实现突破，有望在国产替代中获得显著增长机会。