专用设备行业深度研究：HBM，堆叠互联，方兴未艾.pptxVIP

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堆叠互联为HBM核心工艺

HBM制造流程主要包括TSV、Bumping/Stacking和KGSD测试三个环节：3D堆叠方式允许芯片在垂直方向上连接，大大增加了单位面积内的存储密度和带宽，每一层通过硅通孔和微凸点互连技术与其他层连接，互联技术尤为重要。

通孔：TSV系垂直堆叠核心工艺

深孔刻蚀设备：深孔刻蚀是TSV的关键工艺，目前首选技术是基于Bosch工艺的干法刻蚀；

铜填充设备：解决高深宽比微孔内的金属化问题，提高互联孔的可靠性，系整个TSV工艺里最核心、难度最大的工艺；

CMP设备：TSV要求晶圆减薄至50μm甚至更薄，要使硅孔底部的铜暴露出来，为下一步的互连做准备。

键合：混合键合，未来可期

混合键合：混合键合互连方案满足3D内存堆栈和异构集成的极高互连密度需求，并且可以显著降低整体封装厚度、更高电流负载

能力、更好热性能。

临时键合解键合：为满足TSV和三维堆叠型3D集成制造需求，减薄后晶圆厚度越来越薄，为了解决超薄晶圆的取放问题，业界

通常采用临时键合与解键合技术。

测试：复杂结构提出更高要求

KGSD测试：主要包括逻辑芯片测试、动态向量老化应力测试、TSV测试、高速性能测试、PHYI/O测试以及2.5DSIP测试。

建议关注：拓荆科技、芯源微、华海清科、精智达、长川科技、赛腾股份、芯碁微装（与电子组联合覆盖）。

风险提示：晶圆厂扩产不及预期的风险、供应链安全风险、技术开发风险

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◼ HBM（HighBandwidthMemory，高带宽内存）：为满足巨量数据处理需求而设计的DRAM技术，提供超高数据传输速率。HBM通过使用堆叠内存芯片以及硅通孔（Through-SiliconVia,TSV）技术与微凸点（Microbump）互连来实现更高的带宽和更低的功耗，从而解决传统内存技术在处理高性能计算和图形密集型应用时面临的带宽瓶颈问题。

图：HBM芯片设计架构图

图：传统2D封装示意图

图：硅通孔（TSV）和微凸点互连技术

资料来源：新华三公司集团公司官网，天风证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明

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资料来源：SK海力士官网、H3C，天风证券研究所

◼ HBM制造流程主要包括TSV、Bumping/Stacking和KGSD测试三个环节：3D堆叠方式允许芯片在垂直方向上连接，大大增加了单位面积内的存储密度和带宽，每一层通过硅通孔（TSV）和微凸点互连技术与其他层连接，因此互联技术尤为重要。

TSV是HBM实现垂直互连的关键：TSV是一种在硅片内部钻孔并填充导电材料的技术，用于创建垂直连接。这些垂直连接允许电信号和热量在堆叠芯片之间传递，从而提高了数据传输速率并改善了热管理。

微凸点互连（MicrobumpInterconnect）技术用于连接堆叠在一起的内存芯片：微凸点是微小的金属凸点，位于芯片的接触

面上，用于建立物理和电气连接。这种连接方式对于高密度堆叠非常关键，因为它提供了稳定且高效的数据传输路径。

图：HBM工艺制造流程

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TSV工艺：垂直堆叠核心工艺

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◼ TSV封装具备性能优越、封装尺寸小等优势

TSV技术通过在硅基板中创建垂直的导电通道，实现芯片间的直接连接。这些导电通道的直径（CD）通常在1-5微米之间，深

度可达10-50微米。TSV技术不仅能够实现高密度的垂直互连，还能显著减少信号延迟，提高数据传输速率。

TSV封装的主要优势在于性能优越且封装尺寸较小。使用引线键合的芯片堆叠封装由于堆叠芯片以及连接引脚（Pin）的数量增加，引线变得更加复杂，而且也需要更多空间来容纳这些引线；相比之下，TSV芯片堆叠不需要复杂的布线，封装尺寸更小。同时使用硅通孔堆叠的系统级封装的信号传输路径相比于系统级芯片短得多。

资料来源：SK海力士官网、中国科学院半导体研究所公众号，天风证券研究所

图：TSV芯片叠层封装体积更小

图：TSV堆叠的系统级封装信号传输路径更短

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◼ TSV工艺是HBM中成本占比最高、最核心的工艺，成本占比约30%。根据3DInCites数据，在4层DRAM和1层逻辑的HBM中，99.5%的键合良率下，TSV工艺所占的成本比重为30%，其中TSV制造（在正常晶圆厚度上制作TSV的过程）成本占比达18%，TSV显露（晶圆减薄等工艺使TSV触点露出）为12%；在99%键合良率下，TSV工艺所占的成本比重为28%，其中TSV制造为17%，TSV显露为11%。

资料来源：3DInCites，天风证券研究所

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前道制程

后道制程