大数跨境

逻辑芯片已经抢跑,HBM为何还没全面换上混合键合

逻辑芯片已经抢跑,HBM为何还没全面换上混合键合 半导体产业报告
2026-07-23
14
导读:混合键合先在逻辑芯粒之间铺开,HBM的大部分堆叠层仍留给成熟的热压键合。

混合键合技术正率先在逻辑芯粒间规模化应用,而 HBM 的大部分堆叠层仍将由成熟的热压键合(TCB)主导。随着 AI 芯片将更多计算单元、缓存和内存集成于同一封装,芯粒互连成为决定带宽、功耗与可扩展性的关键。传统微凸点受限于间距与信号路径,已难以满足需求;混合键合则通过更高密度的连接显著降低功耗。逻辑芯片扩产节奏明确:预计台积电 SoIC 产能将从 2025 年底的 10kwpm 跃升至 2028 年的 80kwpm。相比之下,HBM 的技术迁移更为审慎,现有 TCB 工艺仍能覆盖大部分堆叠场景。

01 | 微凸点瓶颈倒逼逻辑互连升级

混合键合的首要应用场景是解决逻辑芯粒间更短、更密的互连需求。在 XPU 内部,该技术可提升计算芯粒的晶体管规模与算力密度;使逻辑芯片上方的 SRAM 更贴近计算单元,从而降低缓存访问延迟;同时缩短光引擎与电芯片间的信号路径。

上述场景的核心工程目标一致:压缩原本依赖微凸点的接口尺寸,在有限的封装面积内容纳更多 I/O。随着 AI 处理器向多裸片架构演进,芯粒互连的带宽与能耗直接制约芯片性能上限。微凸点在增加连接数时,会挤占高速信号、供电及散热空间。混合键合不仅缩短了互连路径,更将先进封装从单纯的“堆叠工序”升级为逻辑架构的关键组成部分。

02 | 逻辑端领跑:SoIC 产能加速扩张

逻辑端的发展节奏可通过产能与设备数量量化。据测算,台积电 SoIC 月产能将从 2025 年底的 10kwpm 增至 2028 年的 80kwpm;每新增 1kwpm 产能约需配置 5 至 6 台混合键合设备。据此推算,逻辑端混合键合设备装机量将从 2025 年的 137 台激增至 2028 年的 582 台,市场规模由 1 亿美元攀升至 8.87 亿美元。

这一增长曲线背后有明确的产品支撑:AMD 与苹果已率先采用相关封装技术,Google TPU、Groq LPU 及英伟达下一代多裸片 GPU 也被纳入后续扩产规划。英特尔的 Foveros Direct 3D 技术也将随 Clearwater Forest 等 CPU 产品推进。台积电现有设备主要服务于 AP6 项目,未来 SoIC 扩产将分三阶段实施:初期承接基础应用,中期部署 HPC 芯粒,后期扩展至晶圆级多芯片模块。逻辑端的演进并未等待单一存储标准成熟,而是直接由芯粒化计算的连接密度需求驱动向前。

03 | HBM 暂缓切换:TCB 仍有生存空间

尽管 HBM 需求持续增长,但混合键合并未立即取代 TCB。当前 TCB 工艺仍具备三项工程缓冲空间:

  • HBM4E 的堆叠高度标准可能从 775 微米放宽至约 900 微米;
  • 新一代产品或以 12 层为主流,层数压力小于 16 层路径;
  • 三星与 SK 海力士正通过新型散热方案延续现有技术路线。

更宽松的高度、层数及散热条件,为 TCB 保留了继续应用的市场窗口。

材料端给出的过渡方案较为克制:若三星于 2027 年在 16 层 HBM4E 中导入混合键合,初期可能仅在底部 1 层采用,其余 15 层继续使用 TCB;若 HBM4E 止步于 12 层,全面导入时间或延后至 2028 年的 HBM5 阶段。SK 海力士与美光的跟进计划同样聚焦于 HBM5。在 HBM 领域,混合键合的角色先是局部减负,待堆叠高度增加、I/O 通道从 2,048 迈向 4,096 带来更大压力后,其重要性才会显著提升。

04 | 2028 年市场展望:双轨并行的百亿赛道

预计 2028 年混合键合总市场规模将达到约 13.76 亿美元,其中逻辑端贡献 8.87 亿美元,HBM 端贡献 4.89 亿美元。同期 HBM 整体键合市场预计达 18.05 亿美元,TCB 仍占据主导地位。HBM 端 4.89 亿美元的混合键合测算,基于 2028 年 1,022kwpm 总键合产能与 15% 综合渗透率的假设,剩余约 85% 的需求仍由 TCB 承接。这意味着 HBM 设备市场将持续增长,但混合键合仅切分部分新增连接层需求,不会一次性替换既有 TCB 产线。

相较于逻辑端,HBM 的键合难度较低,对准精度要求更宽松,每增加 1kwpm 产能仅需 2 至 3 台设备。然而,制造难度的优势并未促成其更早全面替代 TCB,根本原因在于系统规格限制:现有的高度、层数及散热条件尚未将 TCB 逼出有效工作区间。HBM 对混合键合的采纳将紧随规格压力的提升,而非单纯取决于设备能力的进步。

结语 | 逻辑先行,HBM 静待规格破局

逻辑芯粒对高互连密度的迫切需求,已推动 SoIC 产能进入规模化扩产阶段。反观 HBM,TCB 仍是解决大部分层间连接的主力,混合键合将率先应用于底部连接或超高堆叠场景。HBM 是从底部少数层开始渐进式导入,还是等到 HBM5 时代才大规模铺开,取决于产品规格能否持续将 TCB 推向物理极限。最终,芯粒架构演进、HBM 堆叠高度、I/O 数量增长以及散热能力的突破,将共同决定混合键合技术的普及速度

免责声明:本文仅代表作者个人产业研究观点,不构成任何投资建议。市场有风险,投资需谨慎。

【声明】内容源于网络
0
0
半导体产业报告
1234
内容 561
粉丝 1
半导体产业报告 1234
总阅读26.8k
粉丝1
内容561