在摩尔定律的推动下，光刻（Lithography）技术一直是半导体产业实现芯片线宽微缩的核心。然而，进入后摩尔时代，芯片设计理念发生了转变。除了微缩，芯片堆叠成为增加晶体管数量的重要手段，而键合（Bonding）技术则成为实现芯片堆叠的关键。键合技术的线宽和能耗直接决定了整个芯片系统的性能上限，因此，Hybrid Bonding（混合键合）技术在半导体产业中日益重要。
AI系统与后摩尔时代的需求：算力堆叠与芯片间数据传输
近年来，AI芯片需求迅猛增长。由于大型语言模型的复杂性，单一芯片无法容纳整个模型，AI芯片逐渐演化为系统化设计。AI系统通常包含多个计算芯片（如CPU、GPU、ASIC）和内存芯片（如HBM）。为了提升AI系统性能和降低能耗，系统设计者将需要大量数据沟通的芯片放置得更近，甚至采用2.5D或3D封装串接。这种串接不仅能加速传输速度，还能降低能耗，先进封装在系统能耗日益重要的时代扮演着重要角色。
封装技术的演进：从Wire Bonding到Hybrid Bonding
封装技术不断向先进封装方向发展，从Wire Bonding（引线键合）到Die Bonding（芯片键合），再到Hybrid Bonding。随着AI系统对算力的需求爆发，各大厂商开始疯狂堆叠芯片，高级封装技术被引入AI芯片系统。2.5D封装采用Micro bump（微凸点）技术，而需要更高内存和CPU/GPU数据传输速度的系统则采用3D Hybrid Bonding技术。
Hybrid Bonding技术应用广泛，不限于逻辑芯片堆叠
Hybrid Bonding技术不仅应用于3D封装，还广泛应用于CMOS图像传感器（CIS）、3D NAND、HBM等领域。HBM4（第四代高带宽内存）可能部分采用Hybrid Bonding，而HBM5则需要Hybrid Bonding来满足性能需求。Hybrid Bonding作为连接不同芯片或模块的技术，能够大幅提高数据传输速度，其重要性将日益凸显。
Hybrid Bonding技术原理与优势
Hybrid Bonding是晶圆键合技术，通过在晶圆之间形成直接的铜-铜（Cu-Cu）键合，实现芯片之间的互连。与传统的键合技术相比，Hybrid Bonding具有以下优势：
Hybrid Bonding技术对未来AI系统的重要性
尽管Hybrid Bonding技术在目前AI芯片中的应用还不多，但由于未来算力需求将驱动更多芯片堆叠，芯片间数据传输要求也将大幅提升，同时多芯片系统的能耗需要更高效，因此Hybrid Bonding技术将在AI芯片系统中扮演重要角色，无论是在3D封装还是在新一代HBM制造方面。AMD的AI GPU发展（MI300及下一代芯片）也印证了这一趋势。
结语
Hybrid Bonding技术作为一种先进的芯片键合技术，将在半导体产业未来发展中发挥关键作用。随着AI、高性能计算等领域的快速发展，对芯片性能和功耗的要求不断提高，Hybrid Bonding技术将为满足这些需求提供强大的支持。我们期待看到Hybrid Bonding技术在更多领域的应用，为半导体产业带来更多创新和突破。
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