隨著晶體管尺寸逼近原子級極限，單純依靠製程微縮來提升芯片性能的路徑愈發艱難。在此背景下，將芯片向第三維度堆疊，讓多個芯片在相同面積內協同工作，正成為延續算力增長的核心策略。而實現這一願景的關鍵工藝，便是混合鍵合技術。上個月，在奧蘭多舉行的IEEE電子元件與技術大會上，兩個頂尖研究團隊分別公佈了該技術的全新紀錄，將芯片間互連的密度推向前所未有的高度。

比利時半導體研究重鎮imec聯合設備製造商EV Group，在晶圓對晶圓混合鍵合領域取得突破，將鍵合間距從去年公佈的250納米進一步壓縮至200納米。這種技術路線要求兩片完整晶圓上的銅連接點與絕緣層在微米級精度下對準並壓合，再通過加熱使銅膨脹連接。由於晶圓本身具備高度均勻性，實現更小間距的主要挑戰在於將連接表面打磨到極致平整。imec項目總監Zsolt Tokei表示，團隊通過改進化學機械拋光工藝，配合晶圓對準精度與銅墊設計的優化，才達成了這一里程碑。

與此同時，法國微電子實驗室CEA-Leti則在芯片對晶圓混合鍵合上創下新紀錄，將間距從前次公佈的2微米大幅縮減至1微米，幅度達50%。這意味著每平方毫米內可容納100萬個連接點，是此前的四倍。與晶圓級鍵合不同，芯片對晶圓方式如同在披薩上精準放置配料，允許混搭不同尺寸與功能的芯片，靈活性更高，但對每次放置的對準精度要求也更為苛刻。研究工程師Melissa Najem解釋，團隊通過精細調校對準流程並同樣改進拋光工藝才實現這一間距，不過目前1微米間距下的電氣良率約為22%，後續研究將著力提升這一指標。

這兩項紀錄代表了兩種主流技術路徑的並行演進。晶圓對晶圓鍵合更直接，適合存儲與邏輯芯片的大規模生產，但對晶圓一致性要求高；芯片對晶圓鍵合則賦予芯片設計師更大的異構集成自由度，被視為未來高帶寬內存與AI加速器等複雜系統的理想選擇。市場分析機構Yole Group的資深分析師Gabriela Pereira指出，目前量產中的芯片對晶圓間距仍停留在6至9微米，晶圓對晶圓間距則在1至2微米，實驗室成果向產線轉化仍需克服速度與可重複性等工程挑戰。

值得關注的是，這一技術競賽並非僅侷限於傳統半導體強國。受美國出口管制限制、難以獲取先進製程工具的華為，也在上月於上海舉行的IEEE國際電路與系統研討會上公佈了其混合鍵合進展。華為總裁何庭波表示，公司已在下一代麒麟處理器中實現了1.5微米的鍵合間距，這被視為其追趕全球芯片製造商的重要一步。儘管華為未披露具體實現方式，但imec的Tokei對此評論稱，連接可以通過不同路徑達成，並非只有單一解法。

從產業視角看，混合鍵合間距的每一次縮小，都直接轉化為芯片間通信帶寬的提升與功耗的下降。正如Najem所言，更精細的鍵合間距意味著更低的功耗、更密集的互連以及更高效的器件間通信，這對滿足AI、高性能計算等下一代半導體器件迅猛增長的需求極為關鍵。當單芯片算力提升日益艱難，先進封裝領域的每一次紀錄刷新，都在為整個AI產業的算力底座添磚加瓦。