Hybrid Bonding：先進封裝中全新的精度瓶頸

混合鍵合：從技術選項邁向產業標準

混合鍵合結合介電層對介電層鍵合，以及銅對銅的直接互連，不僅消除了焊錫凸塊，更實現超高密度的垂直連結。互連間距已正式邁入 10 µm 以下，技術藍圖更指向 3 µm 至 4 µm 甚至更小的尺度。如此的連結密度，帶來更高的頻寬、更低的功耗與更小的封裝尺寸，正是 AI 加速器與先進 HBM 堆疊所高度依賴的關鍵能力。

其產業意涵已十分明確：對於先進製程系統而言，混合鍵合不再只是可選技術，而正快速成為邏輯晶片堆疊、Chiplet 架構與記憶體整合中的基本配備。

為何混合鍵合正變得無可避免

三大結構性力量正加速其導入：

• AI 驅動的需求：受限於頻寬且高度敏感於能耗的 AI 工作負載，需要大規模的垂直 I/O，以及每 bit 更低的能量消耗；混合鍵合正好滿足此一關鍵需求。

• 微凸塊技術的極限：當 HBM 堆疊層數超過 12 層，傳統互連方式在間距、熱阻與可靠度方面，已面臨明顯瓶頸。

• 先進邏輯晶片的需求：為達成延遲、功耗與封裝尺寸的目標，直接的 die-to-die 連結已成為必要條件，傳統 2.5D 架構已難以因應。

綜合上述因素，混合鍵合已成為未來半導體技術藍圖中的核心基石。

製造現實：精度才是真正的關鍵差異

儘管混合鍵合的技術優勢十分明確，但其製造複雜度也大幅提升。成功與否，已不再取決於設備是否可得，而在於是否能精準執行每一個製程細節。

50 nm 以下的對位精度正迅速成為標準，特別是在 die-to-wafer 鍵合應用中。在此等尺度下，熱漂移、晶圓翹曲與光學失真都會直接影響良率。

表面潔淨度與平坦度必須接近前段製程水準。奈米等級的微粒或銅層侵蝕，都可能導致空洞形成與電性失效。

缺陷在堆疊系統中被放大。單一鍵合錯誤，即可能報廢整組高價值的多晶片堆疊，使得早期檢測與即時回饋變得至關重要。

混合鍵合並非單一製程步驟，而是一個高度耦合的生態系；最終成果，取決於對位、檢測與數據回饋之間的整體協同。

視覺挑戰：對位與檢測精度要求全面升級

與此同時，光學檢測正面臨根本性的挑戰。對位介面隱藏於矽材之下，對位標記被埋藏在介電層中，而可接受的公差已逼近傳統成像系統的解析極限。在缺乏足夠可視性與量測信心的情況下，製程控制將變得愈發脆弱。

製造商現在可以採取的行動

為因應混合鍵合的到來，製造商應果斷布局、提前準備：

• 優先聚焦高價值應用場景，例如 AI 驅動的 HBM 堆疊、邏輯對邏輯（logic-on-logic）整合，以及對頻寬高度敏感的 Chiplet 架構。

• 在早期即進行協同設計，同步考量鍵合製程、光學可視性與對位標記設計，而非將檢測視為事後補救的附加步驟。

• 將檢測前移並導入線上（inline）機制，在進入高價值組裝階段之前即攔截潛在良率損失。

• 及早投資具備擴展性的量測與數據基礎架構。真正的競爭優勢，來自於能否在高良率條件下穩定量產混合鍵合，而不只是「完成導入」。

為此，Basler 聚焦於三大關鍵能力：

• 高精度對位與疊對量測 - 透過先進光學架構與計算式校正技術，實現可從數百奈米延伸至數十奈米等級的對位與疊對量測能力，並具備量產可擴展性。

• 穿越堆疊的可視能力 - 結合近紅外（NIR）與短波紅外（SWIR）成像技術，並導入螢光對位概念，使埋藏於多層結構下的對位標記得以被精準檢測，無需破壞性分析。

• 線上、可擴展的檢測系統 - 支援全晶圓 Mapping、晶粒等級缺陷定位，以及在量產節拍下進行快速製程學習，協助製程即時優化。

在此架構下，相機已不再只是影像擷取元件，而是演進為整合光學、運算與製程智慧的量測平台。

邁向 100 nm 等級對位工程實踐

Basler 持續深化 Hybrid Bonding 對位核心技術，於真實製程條件下全面檢視光學極限與系統層級關鍵約束。從埋藏式對位標記可視性研究、模擬導向的可檢出性分析，到支援奈米級高穩定與高重複性的系統架構設計，我們以工程化驗證為基礎，打造可量化、可預測的 100 nm 等級對位實力。