当IEEE混合键合研讨会于1月22日和23日在硅谷召开时，其议程比去年首次会议时更加广泛且更具工业基础。由SEMI International主办的第二届年度活动反映了该技术不再局限于少数图像传感器或内存应用，而是稳步向主流异构集成推进——尽管仍有许多障碍需要克服。
2026年的议程涵盖了材料科学、表面化学、工艺集成、计量学、检测、可靠性、测试和良率建模。总体来看，这些摘要强调了混合键合已成为一个深度跨学科的挑战。论文探讨了亚微米铜对铜键合的物理特性、介电表面制备、化学机械抛光（CMP）控制、应力和翘曲、先进的X射线和声学检测、AI辅助缺陷检测以及键合界面的数字孪生建模。
这些主题的广度表明了进步与脆弱性：混合键合在间距和性能上迅速发展，但其成功越来越依赖于整个工艺流程中的紧密协调——从设计到测试和检测，而不是任何单一突破。
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一些摘要还强调了重点从概念验证演示向可制造性的转变。虽然晶圆对晶圆键合现在已在高产量生产中用于图像传感器和一些内存设备，但晶片对晶圆键合成为下一阶段扩展的核心战场。关于颗粒控制、键合前沿传播、对准精度和CMP变异性的演讲指出了将实验室规模的成功转化为盈利制造所需的不太引人注目但决定性的工程工作。
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几个摘要也强调了从概念验证演示向可制造性的转变。虽然晶圆对晶圆键合现在已在高产量生产中用于图像传感器和一些内存设备，但晶片对晶圆键合成为下一阶段扩展的核心战场。关于颗粒控制、键合前沿传播、对准精度和CMP变异性的演讲指出了将实验室规模的成功转化为盈利制造所需的不太引人注目但决定性的工程工作。
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在本次研讨会上，Dongkai Shangguan担任会议主席，并且是IEEE和IMAPS会士。Shangguan曾在半导体封装和组装领域工作数十年，退休后描述混合键合为实现亚微米间距最令人期待的互连技术，但也最具敏感性。
“对于任何新技术真正扎根并商业化，你需要一个社区，”Shangguan在接受EE Times独家采访时表示。“混合键合对颗粒、清洁度、对准和工艺控制非常敏感。没有一家公司或一个学科能单独解决这个问题。”
这一信念促使Shangguan首先编辑了一本全面的关于混合键合的书籍，于2024年出版，汇集了生态系统中的技术领袖，记录了材料、工艺、可靠性和应用。该卷的贡献者构成了2025年第一次混合键合研讨会的骨干。今年的活动超越了这本书的作者，吸引了来自美国、欧洲和亚洲的演讲者，反映了日益增长的——并且越来越全球化的——社区。
根据Shangguan的说法，研讨会的演变反映了技术的成熟曲线。早期讨论集中在可行性与物理特性上。现在，对话正转向良率、吞吐量和应用范围。“它变得越来越成熟，并在更多的应用领域中被采用，”他说。“关键问题是我们需要哪些额外的突破才能使这些应用在大规模下可行。”
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其中一个最清晰的混合键合成长痛苦的例子来自Erik Jan Marinissen，他是imec的科学总监，他的演讲聚焦于混合键合对测试的影响。
随着间距缩小到低于10微米以下——在imec的研究环境中甚至达到数百纳米——传统的测试访问假设开始崩溃。“从测试的角度来看，这项技术还在开发中，完全不成熟，”Marinissen在接受EE Times独家采访时说。在~25微米间距以下，缺乏任何现实的探测路线图意味着制造商必须彻底重新思考预键合测试策略。
混合键合也改变了主导的缺陷模式。虽然短路在微凸点互连中历史上占主导地位，但Marinissen指出，混合键合将平衡转向由夹在键合表面之间的颗粒引起的簇状开路缺陷。“一个颗粒可以产生一个悬空高度，导致许多开路缺陷，有时跨越芯片边界，”他解释道。传统的互连“修复”技术——基本上是绕过故障连接的信号重定向——在缺陷空间相关时效果大打折扣。
结果是在需要严格的预键合测试和实际执行它的困难之间产生了紧张关系。专用的牺牲探针垫可能是一个解决方案，但代价是额外的面积和工艺复杂性。对于像高带宽内存（HBM）或逻辑对逻辑架构这样的堆叠设备，Marinissen看到测试的扩展——从芯片级别到芯片组级别再到整个堆栈——是未来最被低估的挑战之一。
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虽然Marinissen突出了系统层面的含义，Joke De Messemaeker，imec的研发小组负责人，则深入探讨了一旦混合键合进入亚微米范围时开始占主导地位的物理特性。
在较大的间距下，键合后铜垫之间的电气接触主要由退火过程中的弹性膨胀驱动。低于约一微米，这种机制几乎消失。“弹性膨胀降至约一纳米或以下，这不再可靠，”De Messemaeker在接受EE Times独家采访时说。相反，表面扩散驱动的“凸起”成为铜-铜接触的主要机制。
这一转变对工艺集成有深远的影响。表面扩散对铜的清洁度、微观结构和局部应力梯度极为敏感，大幅收紧了表面准备和CMP的要求。De Messemaeker强调，理解键合机制本身现在对良率工程至关重要。“一旦你了解驱动凸起的因素，你可以确定那些实际上影响良率的参数——垫片设计、晶粒结构、退火条件。”
她的工作还指向了一个缩放悖论：虽然凸起放松了一些CMP公差，与仅依赖弹性膨胀相比，但它引入了与铜晶体学相关的新的变化源。管理这种变化，她说，需要有意的微观结构工程，而不是仅仅更严格的工艺控制。
如果imec的观点反映了缩放的前沿，Vikas Dubey，Fraunhofer ENAS的高级科学家，以工业化为框架描述了混合键合的挑战。
“今年的研讨会显示，我们正在从‘让它工作’转向‘让它盈利，”Dubey在接受EE Times独家采访时说。虽然晶圆对晶圆键合已经是成熟的高产量工艺，但晶片对晶圆键合暴露了一系列实验室很少面对的制造缺口。其中最主要的是清洁度——不仅在一个工厂内，而且在整个供应链中，其中芯片可能在不同的设施中进行处理、切割、运输和键合。
Dubey还指出，CMP是高产量制造中良率变化最大的来源。与对准错误不同，CMP漂移随着时间的推移微妙地改变表面纳米拓扑结构，因为垫片和磨料磨损。他说，“如果介质太高，铜无法连接。如果铜太高，就会出现空洞，”如果没有稳健的CMP后计量和再加工策略，小的变化可能会演变为大的良率损失。
展望未来，Dubey认为成本和设备成熟度不是更广泛采用的主要障碍。相反，限制因素可能是设计生态系统准备情况。“为了使混合键合成为主流，我们需要标准化的PDK和EDA流程，这样典型的无晶圆厂公司可以在不需要博士学位的情况下设计它，”他说。
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对于Shangguan来说，这些不同的技术线索强化了一个信息：混合键合的未来与协调一样重要。在接下来的五年里，他预计研讨会讨论将明显转向实现高良率和高吞吐量的工艺控制策略——这两个目标在亚微米间距下往往存在冲突。
“目前，你经常放慢进程以获得所需的对准精度，”他说。“希望随着技术的成熟，我们可以实现高良率、高吞吐量和更多应用。”
这些应用已经超出了图像传感器和HBM，进入了逻辑对逻辑堆栈、微LED，甚至使用键合微通道结构的实验性热管理方法。无论混合键合最终是否兑现这一承诺，都将取决于Shangguan试图建立的社区如何将深厚的物理洞察力转化为稳健、可重复的制造流程。如果今年的IEEE混合键合研讨会提供了该技术今天所处位置的快照，它也明确了一件事：混合键合不再是小众的奇观——但它也不是一个已解决的问题。它的前进之路通过集体学习、共享标准和愿意正面应对良率、测试和吞吐量等不吸引人的现实。
