随着晶体管尺寸逼近原子级极限，单纯依靠制程微缩来提升芯片性能的路径愈发艰难。在此背景下，将芯片向第三维度堆叠，让多个芯片在相同面积内协同工作，正成为延续算力增长的核心策略。而实现这一愿景的关键工艺，便是混合键合技术。上个月，在奥兰多举行的IEEE电子元件与技术大会上，两个顶尖研究团队分别公布了该技术的全新纪录，将芯片间互连的密度推向前所未有的高度。

比利时半导体研究重镇imec联合设备制造商EV Group，在晶圆对晶圆混合键合领域取得突破，将键合间距从去年公布的250纳米进一步压缩至200纳米。这种技术路线要求两片完整晶圆上的铜连接点与绝缘层在微米级精度下对准并压合，再通过加热使铜膨胀连接。由于晶圆本身具备高度均匀性，实现更小间距的主要挑战在于将连接表面打磨到极致平整。imec项目总监Zsolt Tokei表示，团队通过改进化学机械抛光工艺，配合晶圆对准精度与铜垫设计的优化，才达成了这一里程碑。

与此同时，法国微电子实验室CEA-Leti则在芯片对晶圆混合键合上创下新纪录，将间距从前次公布的2微米大幅缩减至1微米，幅度达50%。这意味着每平方毫米内可容纳100万个连接点，是此前的四倍。与晶圆级键合不同，芯片对晶圆方式如同在披萨上精准放置配料，允许混搭不同尺寸与功能的芯片，灵活性更高，但对每次放置的对准精度要求也更为苛刻。研究工程师Melissa Najem解释，团队通过精细调校对准流程并同样改进抛光工艺才实现这一间距，不过目前1微米间距下的电气良率约为22%，后续研究将着力提升这一指标。

这两项纪录代表了两种主流技术路径的并行演进。晶圆对晶圆键合更直接，适合存储与逻辑芯片的大规模生产，但对晶圆一致性要求高；芯片对晶圆键合则赋予芯片设计师更大的异构集成自由度，被视为未来高带宽内存与AI加速器等复杂系统的理想选择。市场分析机构Yole Group的资深分析师Gabriela Pereira指出，目前量产中的芯片对晶圆间距仍停留在6至9微米，晶圆对晶圆间距则在1至2微米，实验室成果向产线转化仍需克服速度与可重复性等工程挑战。

值得关注的是，这一技术竞赛并非仅局限于传统半导体强国。受美国出口管制限制、难以获取先进制程工具的华为，也在上月于上海举行的IEEE国际电路与系统研讨会上公布了其混合键合进展。华为总裁何庭波表示，公司已在下一代麒麟处理器中实现了1.5微米的键合间距，这被视为其追赶全球芯片制造商的重要一步。尽管华为未披露具体实现方式，但imec的Tokei对此评论称，连接可以通过不同路径达成，并非只有单一解法。

从产业视角看，混合键合间距的每一次缩小，都直接转化为芯片间通信带宽的提升与功耗的下降。正如Najem所言，更精细的键合间距意味着更低的功耗、更密集的互连以及更高效的器件间通信，这对满足AI、高性能计算等下一代半导体器件迅猛增长的需求极为关键。当单芯片算力提升日益艰难，先进封装领域的每一次纪录刷新，都在为整个AI产业的算力底座添砖加瓦。