一、先進(jìn)封裝發(fā)展，將帶動(dòng)半導體鍵合設備市場(chǎng)快速擴容
半導體鍵合設備是半導體后道封裝設備中的關(guān)鍵一環(huán)，鍵合機價(jià)值量占封裝設備25%左右。
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根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國半導體鍵合設備行業(yè)現狀深度分析與投資前景預測報告（2025-2032年）》顯示，半導體鍵合設備負責將裸芯片或微型電子組件精準貼裝到引線(xiàn)框架、熱沉、基板或PCB板上，確保芯片與外部的順暢電連接。半導體鍵合設備的性能優(yōu)劣直接關(guān)系到半導體產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和整體性能。此外，鍵合設備還需承受后續組裝的物理壓力、有效消散芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并保持恒定的導電性和高水平的絕緣性。
摩爾定律逐步放緩，先進(jìn)封裝接棒先進(jìn)制程成為后摩爾時(shí)代主力軍。由于集成電路 制程工藝短期內可能遇到瓶頸，且傳統的二維互連封裝技術(shù)已不能解決高集成度和 趨近物理極限尺寸的芯片下產(chǎn)生的互連延時(shí)以及功耗增加等問(wèn)題，為了提高芯片的 集成度、降低芯片功耗、減小互連延時(shí)、提高數據傳輸帶寬，出現了向第三維垂直方向發(fā)展的2.5D/3D先進(jìn)封裝技術(shù)。
在先進(jìn)封裝的技術(shù)推動(dòng)下，鍵合步驟和鍵合設備價(jià)值量顯著(zhù)提升。以AMD EPYC（霄 龍）處理器為例，AMD在1代和2代芯片上采用倒裝工藝，所需鍵合步驟數分別為4和 9步，而隨著(zhù)AMD將混合鍵合工藝引入EPYC生產(chǎn)，所需鍵合步驟束陡增至超過(guò)50步。 同時(shí)，以Besi提供的鍵合機類(lèi)型來(lái)看，倒裝工藝需要的8800 FC Quantum平均售價(jià) 為50萬(wàn)美元，對應每小時(shí)產(chǎn)量9000片，而引入混合鍵合模組的8800 Ultra Accurate C2W Hybrid Bonder平均售價(jià)達到了150-200萬(wàn)美元，對應每小時(shí)產(chǎn)量1500-2000片， 相應設備的單位產(chǎn)量投資額提升了將近18倍。在先進(jìn)封裝成為后摩爾時(shí)代發(fā)展主力 方向的背景下，鍵合機將成為技術(shù)進(jìn)步的主要推動(dòng)力并受益，有望在未來(lái)快速增長(cháng)。
根據鍵合機價(jià)值量占比，預計2025年全球半導體鍵合設備市場(chǎng)規模增長(cháng)至17.48億美元，2020-2025年CAGR約為 13.0%，遠高于封裝設備整體（10.6%）、包裝與電鍍設備（9.9%）以及其他封裝 設備（9.8%）。
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二、半導體鍵合技術(shù)不斷演進(jìn)，混合鍵合設備將成為下一代主力
傳統封裝需要依靠引線(xiàn)將晶圓與外界產(chǎn)生電氣連接：將晶圓切割為晶粒后，使晶粒貼合到相應的基板架上，再利用引線(xiàn)將晶片的接合焊盤(pán)與基板引腳相連，實(shí)現電氣連接，最后用外殼加以保護。
封裝要求提高下，鍵合技術(shù)追求更小的互聯(lián)距離以實(shí)現更快的傳輸速度。近年來(lái)，封裝技術(shù)經(jīng)歷了從最初通過(guò)引線(xiàn)框架到倒裝（FC）、熱壓鍵合（TCP）、扇出封裝（Fan-out）、混合封裝（Hybrid Bonding）的演變，以集成更多的I/O、更薄的厚度，以承載更多復雜的芯片功能和適應更輕薄的移動(dòng)設備。在最新的混合鍵合技術(shù)下，鍵合的精度從5-10/mm2提升到10k+/mm2，精度從20-10um提升至0.5-0.1um，與此同時(shí)，能量/Bit則進(jìn)一步縮小至0.05pJ/Bit。
鍵合技術(shù)演進(jìn)情況
| 類(lèi)別 | 引線(xiàn)鍵合（WireBonding, 1975） | 倒裝芯片鍵合（FlipChip, 1995） | 熱壓鍵合（TCBBonding，2012） | 扇出封裝（HD FanOut，2015） | 混合鍵合（HybridBonding，2018） |
| 工藝種類(lèi) | 引 線(xiàn) | 錫 球/銅柱凸塊 | 銅柱凸塊 | RDL/銅柱凸塊 | 銅-銅鍵合 |
| 連接密度 | 5-10 I/O接 口/mm2 | 25-400 I/O接 口/mm2 | 156-625 I/O接 口/mm2 | 500+ I/O接 口/mm2 | 1萬(wàn)-100萬(wàn) I/O接 口/mm2 |
| 基 板 | 有機物/引線(xiàn)框架 | 有機物/引線(xiàn)框架 | 有機物/硅 | - | - |
| 精 度 | 20-10μm | 10-5μm | 5-1μm | 5-1μm | 0.5-0.1μm |
| 能 耗/比 特 | 10pJ/bit | 0.5pJ/bit | 0.1pJ/bit | 0.5pJ/bit | ＜0.05pJ/bit |
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倒裝鍵合的回流焊適用于40-50μm凸點(diǎn)間距，但隨著(zhù)凸點(diǎn)間距縮小會(huì )導致翹曲和精度問(wèn)題，使回流焊不再適用；熱壓鍵合40-10μm凸點(diǎn)間距中能夠勝任，但當凸點(diǎn)間距達10μm時(shí)，TCB可能產(chǎn)生金屬間化合物，影響導電性。相比之下，混合鍵合技術(shù)優(yōu)勢突出，預計未來(lái)10μm凸點(diǎn)間距以下的高集成度封裝將全面轉向混合鍵合技術(shù)，混合鍵合設備將成為市場(chǎng)主流。
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三、海外企業(yè)主導全球半導體鍵合設備市場(chǎng)，邁為股份等中國企業(yè)正積極追趕
海外企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢明顯，主導全球半導體鍵合設備市場(chǎng)。從熱壓鍵合市場(chǎng)看，全球熱壓鍵合機前五大制造商（ASMPT、K&S、BESI、Shibaura和SET）均為海外企業(yè)，總市占率達88%；其中ASMPT發(fā)展較為領(lǐng)先，其熱壓鍵合機包括FIREBIRD TCB系列，主要用于異構集成的芯片2D、2.5D及3D封裝，已批量交付超過(guò)250臺。從混合鍵合市場(chǎng)看，BESI市占率高達67%，為絕對龍頭，其設備廣泛應用于3D IC、MEMS和先進(jìn)封裝等領(lǐng)域，尤其在高端市場(chǎng)具有顯著(zhù)優(yōu)勢。
海外半導體鍵合設備商布局情況
| 企業(yè)名稱(chēng) | 所屬?lài)? | 成立時(shí)間 | 布局情況 |
| BESI | 荷蘭 | 1995年 | 公司在固晶/鍵合機領(lǐng)域主要圍繞先進(jìn)封裝設備進(jìn)行布局。先進(jìn)封裝固晶/鍵合機方面， BESI可以提供多模塊固晶機、倒裝鍵合機、混合鍵合機在內的多種晶圓鍵合設備。 多模塊固晶機主要用于功率模組、攝像頭模組等不同模塊的互連，Datacon 2200系 列產(chǎn)品可以做到組裝精確度3微米、產(chǎn)能效率7000 UPH；倒裝鍵合機Datacon 8800 FC Quantum系列運用回流焊技術(shù)，組裝精確度達到5微米，產(chǎn)能效率較高，可以實(shí) 現最高10000 UPH；熱壓鍵合機Datacon 8800 TC系列主要用于TSV工藝之中，目 前可以做到2微米的精確度和1000 UPH的產(chǎn)能效率；混合鍵合機8800 Ultra Accurate Chip to Wafer Hybrid Bonder運用混合鍵合技術(shù)，精準度可以到達0.2微米 以上，產(chǎn)能效率在1500UPH左右。 |
| ASMPT | 荷蘭 | 1975年 | 鍵合機方面，ASMPT主要可以提供引線(xiàn)鍵合 機、倒裝鍵合機、熱壓鍵合機和混合鍵合機，同時(shí)滿(mǎn)足下游客戶(hù)傳統封裝和先進(jìn)封 裝的需求。引線(xiàn)鍵合機包括AERO和HERCULES系列，分別可以進(jìn)行銅線(xiàn)鍵合和鋁 線(xiàn)鍵合；倒裝鍵合機包括AD8312FC和NUCLEUS系列，可以支持低引腳數的倒裝封 裝及扇出型工藝需求；熱壓鍵合機包括FIREBIRD TCB系列，主要用于異構集成的 芯片2D、2.5D及3D封裝，已經(jīng)實(shí)現有超過(guò)250臺在下游客戶(hù)工廠(chǎng)參與量產(chǎn)；混合鍵 合機包括LITHOBOLT系列，主要支持D2W混合鍵合工藝。 |
| EV Group | 奧地利 | 1980年 | 鍵合機方面，EVG可以提供滿(mǎn)足科研和批量生產(chǎn)的解決方案。EVG公司提供的鍵合 機品種多樣，包括適合陽(yáng)極鍵合、共晶鍵合、金屬擴散鍵合、直接鍵合、聚合物鍵 合、熔融與混合鍵合和瞬時(shí)液相鍵合的小批量、半自動(dòng)晶圓鍵合解決方案，如 EVG510、EVG520、EVG540晶圓鍵合系統等；還提供可以實(shí)現全自動(dòng)、大批量、 滿(mǎn)足3D異構集成高對準精度生產(chǎn)的晶圓鍵合解決方案，如EVG560、EVG GEMINI、 EVGCombond、EVG Bondscale等晶圓鍵合系統；還有用于扇出封裝、晶圓減薄、 3D堆疊、晶圓鍵合的臨時(shí)鍵合和晶圓解鍵合解決方案，如EVG850、EVG850TB、 EVG850LT等晶圓臨時(shí)鍵合與解鍵合系統等各類(lèi)有關(guān)鍵合工藝設備?；旌湘I合D2W領(lǐng)域，公司是行業(yè)領(lǐng)先探索者之一。2021年3月，EVG推出了行業(yè)首 部用于晶片到晶圓（D2W）鍵合應用的商用混合鍵合活化與清潔系統——EVG 320 D2W晶片準備與活化系統。EVG 320 D2W集成了D2W鍵合需要的所有關(guān)鍵預處理 模塊，包括清潔、電漿活化、晶片調準檢定以及其他必要的模塊，既可作為獨立系統 運行，也可與第三方拾放式晶片鍵合系統相集成。通過(guò)和ASMPT在D2W領(lǐng)域的深入 合作，EVG相關(guān)設備技術(shù)能力也得到了大幅提升，2022年7月，EVG宣布公司在芯 片到晶圓（D2W）熔融與混合鍵合領(lǐng)域取得重大突破，EVG在單次轉移過(guò)程中使用 GEMINI®FB自動(dòng)混合鍵合系統，在完整3D片上系統（SoC）中對不同尺寸芯片實(shí)施 無(wú)空洞鍵合，良率達到100%。 |
| SUSS | 新加坡 | 1964 | 鍵合機領(lǐng)域，SUSS主要提供全自動(dòng)和半自動(dòng)晶圓片鍵合系統。半自動(dòng)晶圓鍵合機方 面，SUSS晶圓鍵合系統主要包括XB8、SB6/8Gen2、DB12T和LD12系統，適用于 8英寸和12英寸晶圓片的鍵合，主要用以科研與測試用途。全自動(dòng)晶圓鍵合機方面， SUSS主要包括XBS200（8英寸）、XBS300（12英寸混合鍵合）、XBS300（12英 寸臨時(shí)鍵合機）和XBC300Gen2（解鍵合與清洗機）等系統。SUSS XBS 300平臺可以用于8英寸和12英寸的混合鍵合/熱壓鍵合。XBS 300平臺 擁有高度的模塊化設計來(lái)實(shí)現極大的配置靈活性。通過(guò)更換對應模塊，XBS 300可 以提供熱壓鍵合和混合鍵合兩種鍵合工藝。新型XBS300混合鍵合平臺可用于HBM 和3D SOC等要求極其嚴苛的混合鍵合工藝，滿(mǎn)足D2W（芯片到晶圓）和W2W（晶 圓到晶圓）兩種加工需求，同時(shí)還擁有行業(yè)領(lǐng)先的100nm精準度。 |
| K&S | 新 加坡 | 1951年 | 公司從半導體貼片機和焊線(xiàn)機起步，逐步 通過(guò)戰略性收購和自主研發(fā)，逐步增加了先進(jìn)封裝鍵合機、電子裝配、楔焊機等產(chǎn) 品，同時(shí)配合其核心產(chǎn)品進(jìn)一步擴大了耗材的產(chǎn)品范圍。目前公司已經(jīng)形成了半導 體封測設備銷(xiāo)售為核心，配套耗材為輔的產(chǎn)品結構。先進(jìn)封裝鍵合機方面，公司擁有先進(jìn)的封裝設備組合，覆蓋高精度芯片貼裝、高精 度倒裝芯片和晶圓級扇出工藝、TCB（熱壓鍵合）工藝等。K&S的倒裝鍵合機 Katalyst?設備為倒裝芯片提供了業(yè)界最高的精度和速度。其硬件和技術(shù)可在基板或 晶圓上實(shí)現3μm的置件精度，屬于業(yè)內最高水平，瞬時(shí)生產(chǎn)率可高達15000UPH。此 外，K&S的APAMA系列提供了用于TCB、高精度扇出晶圓級封裝和高精度倒裝芯片 的全自動(dòng)芯片對基板（C2S）和芯片對晶圓（C2W）的解決方案，加工精度可以達 到2微米，TCB加工產(chǎn)量達到3500UPH，扇出型封裝產(chǎn)量達到4500+UPH，同時(shí)具備 模塊化的設計，可以幫助下游客戶(hù)低成本地將原有產(chǎn)品升級到TCB工藝。 |
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近年來(lái)，國內企業(yè)正在積極布局半導體鍵合設備市場(chǎng)，市場(chǎng)份額有望提升。如拓荊科技推出W2W鍵合產(chǎn)品（Dione 300）和D2W鍵合表面預處理產(chǎn)品（Pollux），其W2W/D2W混合鍵合前表面預處理及鍵合產(chǎn)品均獲得重復訂單；邁為股份開(kāi)發(fā)了全自動(dòng)晶圓臨時(shí)鍵合設備MX-21D1和晶圓激光解鍵合設備MX22D1，適用于12英寸晶圓片的2.5D、3D和FO封裝工藝；微見(jiàn)智能生產(chǎn)的1.5um級高精度固晶機已經(jīng)成 功量產(chǎn)并規模商用，支持TCB熱壓焊，且已完成0.5μm級的亞微米全自動(dòng)固晶機研發(fā)， 其固晶機精度指標國際領(lǐng)先。
國產(chǎn)半導體鍵合設備商布局情況
| 企業(yè)名稱(chēng) | 布局情況 |
| 拓荊科技 | 推出W2W鍵合產(chǎn)品（Dione 300）和D2W鍵合表面預處理產(chǎn)品（Pollux），其W2W/D2W混合鍵合前表面預處理及鍵合產(chǎn)品均獲得重復訂單 |
| 邁為股份 | 開(kāi)發(fā)了全自動(dòng)晶圓臨時(shí)鍵合設備MX-21D1和晶圓激光解鍵合設備MX22D1，適用于12英寸晶圓片的2.5D、3D和FO封裝工藝。MX-21D1擁有—個(gè)預鍵合 腔托兩個(gè)鍵合腔，可以將鍵合效率提升60%；MX-21D1集成了涂膠、洗邊、晶圓翻 轉、預鍵合與鍵合等工藝單元，激光景深5mm，具備光路變焦功能和垂直升降平臺， 具備大翹曲晶圓激光解鍵合能力。 |
| 百傲化學(xué)（芯慧聯(lián)） | 2臺D2W和W2W混合鍵合設備已經(jīng)出貨。 |
| 微見(jiàn)智能 | 生產(chǎn)的1.5um級高精度固晶機已經(jīng)成 功量產(chǎn)并規模商用，支持TCB熱壓焊，且已完成0.5μm級的亞微米全自動(dòng)固晶機研發(fā)， 其固晶機精度指標國際領(lǐng)先 |
| 華封科技 | 華封科技目前已實(shí)現對先進(jìn)封裝鍵合工藝的全面覆蓋， 為臺積電、日月光、矽品、長(cháng)電科技、通富微電、DeeTee等國際先進(jìn)封裝龍頭客戶(hù) 提供服務(wù)。目前在鍵合機領(lǐng)域公司已推出了2060W晶圓級封裝貼片機、2060P倒裝 晶片封裝鍵合機以及2060M系統級封裝貼片機。其中2060P倒裝鍵合機可適用于Flip Chip、MCP、MEMS貼片工藝，加工精度達到±5μm，UPH高達8k； |
| 芯碁微裝 | 芯碁微裝在SEMICON CHINA 2024展會(huì )推出了其WB 8晶圓鍵合機，能夠實(shí)現如陽(yáng) 極鍵合、熱壓鍵合等鍵合方式，支持最大晶圓尺寸為8英寸，采用半自動(dòng)化操作，可 運用于先進(jìn)封裝、MEMS等多種應用。該設備鍵合過(guò)程中的最大壓力可達100 kN， 最高溫度可達550 °C；擁有全自動(dòng)工藝流程，高真空度鍵合腔室，可以快速抽真空、 加熱和冷卻過(guò)程，提高產(chǎn)能。同時(shí)全部系統為電氣化驅動(dòng)，沒(méi)有油污污染風(fēng)險 |
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