半导体键合设备行业深度：先进封装高密度互联推动键合技术发展，国产设备持续突破

半导体键合设备行业深度：先 进 封 装 高 密 度 互 联 推 动 键 合 技 术 发 展 ，国 产 设 备 持 续 突 破证券研究报告请务必阅读正文之后的免责声明部分证券分析师 ：周尔双执业证书编号：S0600515110002联系邮箱：zhoues@dwzq.com.cn证券分析师 ：李文意执业证书编号： S0600122080043联系邮箱： liwenyi@dwzq.com.cn2025年3月5日投资建议⚫半导体封装技术不断发展，键合种类多元。键合（Bonding）是通过物理或化学的方法将两片表面光滑且洁净的晶圆贴合在一起，以辅助半导体制造工艺或者形成具有特定功能的异质复合晶圆。键合技术有很多种，通常根据晶圆的目标种类可划分为晶圆-晶圆键合（Wafer-to-Wafer，W2W）和芯片-晶圆键合（Die-to-Wafer，D2W）；根据键合完成后是否需要解键合，又可分为临时键合（Temporary Bonding）和永久键合（Permanant Bonding）。⚫传统封装方式主要为引线键合，实现电气互联。传统封装需要依靠引线将晶圆与外界产生电气连接。将晶圆切割为晶粒后，使晶粒贴合到相应的基板架上，再利用引线将晶片的接合焊盘与基板引脚相连，实现电气连接，最后用外壳加以保护。2024年我国引线键合机进口市场空间约6.18亿美元，海外K&S（库力索法）、ASM为半导体键合机龙头，国内奥特维等积极突破中。⚫先进封装追求高密度互联，热压键合、混合键合为未来趋势。后摩尔时代下封装追求更高的传输速度、更小的芯片尺寸，键合技术经历了从最初通过引线框架到倒装（FC）、热压粘合（TCP）、扇出封装（Fan-out）、混合封装（Hybrid Bonding）的演变，追求更快的互联速度。混合键合仅需要铜触点，能够实现更高密度互联，工艺难点主要在于光滑度、清洁度和对准精度，先进HBM/NAND将陆续全面导入混合键合。根据BESI，2030年混合键合设备需求有望达28亿欧元，约200亿人民币。⚫先进封装下晶圆变薄，临时键合&解键合应运而生。晶圆减薄工艺成为先进封装的核心工艺，超薄晶圆的诸多优点直接推动3D堆叠层数提高。在一些先进的封装应用中，需要将晶圆减薄至10μm以下，晶圆减薄工艺需要引入临时键合、解键合以提供机械支撑。⚫投资建议：国内重点推荐拓荆科技（混合键合），迈为股份（混合键合、临时键合、解键合），芯源微（临时键合、解键合），奥特维（引线键合），建议关注百傲化学（芯慧联）；海外关注BESI、EVG、SUSS、ASMPT等。⚫风险提示：下游扩产不及预期，技术研发不及预期。目录传 统 封 装 方 式 主 要 为 引 线 键 合 ， 实 现 电 气 互 联2半 导 体 封 装 技 术 不 断 发 展 ， 键 合 种 类 多 元145先 进 封 装 下 晶 圆 变 薄 ， 临 时 键 合 & 解 键 合 应运 而 生先 进 封 装 追 求 高 密 度 互 联 ， 热 压 键 合 、 混 合 键合 为 未 来 趋 势3投 资 建 议6风 险 提 示数据来源：《异质集成核心工艺晶圆键合综述》，东吴证券研究所键合主要作用为将两片晶圆进行结合，分类标准多样⚫键合（Bonding）是通过物理或化学的方法将两片表面光滑且洁净的晶圆贴合在一起，以辅助半导体制造工艺或者形成具有特定功能的异质复合晶圆。键合技术有很多种，通常根据晶圆的目标种类可划分为晶圆-晶圆键合（Wafer-to-Wafer，W2W）和芯片-晶圆键合（Die-to-Wafer，D2W）；根据键合完成后是否需要解键合，又可分为临时键合（Temporary Bonding）和永久键合（Permanant Bonding）；根据待键合晶圆间是否引入辅助界面夹层，还可分为直接键合、间接键合、混合键合（Hybrid Bonding）等；根据传统和先进与否，传统方法包括引线键合（Wire Bonding），先进方法采用倒装芯片键合（Flip Chip Bonding）、混合键合等。◆ 图：键合机种类多样4目录传 统 封 装 方 式 主 要 为 引 线 键 合 ， 实 现 电 气 互 联2半 导 体 封 装 技 术 不 断 发 展 ， 键 合 种 类 多 元145先 进 封 装 晶 圆 变 薄 ， 临 时 键 合 & 解 键 合 为 阶段 所 需 工 艺先 进 封 装 快 速 发 展 ， 热 压 键 合 、 混 合 键 合 为 未来 趋 势3投 资 建 议6风 险 提 示数据来源：半导体行业观察， 东吴证券研究所⚫传统封装需要依靠引线将晶圆与外界产生电气连接。将晶圆切割为晶粒后，使晶粒贴合到相应的基板架上，再利用引线将晶片的接合焊盘与基板引脚相连，实现电气连接，最后用外壳加以保护。⚫传统封装大致可以分为通孔插装类封装以及表面贴装类封装。20世纪70年代人们通常采用双列直插式封装（DIP）或锯齿型单列式封装（ZIP）等通孔型技术，即将引线插入到印刷电路板（PCB）的安装孔中；后来，随着引脚数量的不断增加以及PCB设计的日趋复杂，通孔插装技术的局限性也日益凸显，薄型小尺寸封装（TSOP）、四方扁平封装（QFP）和J形引线小外形封装（SOJ）等表面贴装型技术陆续问世。◆ 表：传统封装可分为通孔插装类封装和表面贴装类封装通孔插装类封装（THP）表面贴装类封装（SMP）引脚数量除PGA外，一般不超过100；PGA不超过500最多可达1000以上（如BGA）封装密度与SMP相比，当具有相同的引脚数量时，封装面积较大，质量较大。芯片面积占封装面积比小，通常在1:10以下与THP相比，当具有相同的引脚数量时，SMP的封装面积为THP的25%-40%，其质量为THP的5%-15%。芯片面积占封装面积比最大可超过1:1.14，非常接近1:1电性能寄生电感、电阻和电容大，信号传输慢寄生电感、电阻和电容小，信号传输快自动化生产体积大，质量大.外形复杂，需要多种插装机体积小，质量小，贴装更容易生产成本材料成本高，生产效率低材料成本低，生产效率高可靠性焊点缺陷率高焊点缺陷率低50%以上传统封装依靠引线实现电连接，可分为通孔插装和表面贴装类◆ 图：引线键合通过引线实现芯片与载板的电气连接6数据来源：《铜丝键合技术研究及市场趋势综述》，东吴证券研究所⚫引线键合根据键合能量使用的不同可以分为热压键合法、超声键合法和热超声键合法。（1）热压键合法：利用微电弧使键合丝的端头熔化成球状，通过送丝压头压焊在引线端子上形成第一键合点；而后送丝压头提升移动，在布线板对应的导体布线端子上形成第二键合点，完成引线连接过程。（2）超声键合法：超声键合法主要应用于铝丝的引线连接，超声波能量被铝丝中的位错选择性吸收，使铝丝在非常低的外力作用下可处于塑性变形状态，铝蒸镀膜表面上形成的氧化膜被破坏，露出清洁的金属表面，便于键合。 （3）热超声键合法：在超声键合机中引入加热器辅助加热，键合工具采用送丝压头，并进行超声振动，具有更高的效率和更广泛的用途，但是工艺过程较复杂。◆ 图：三种引线键合方法的比较键合方法热压键合法超声键合法热超声键合法适用材料Au,CuAu,Cu,AlAu,Cu键合温度300~500°C室温100~150°