SK海力士：2027年实现混合键合NAND的大规模生产

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合

在2026年完成首款混合键合300多层V10芯片的研发。

据报道，SK海力士正通过采用混合键合技术推进其NAND闪存技术的发展。据韩京新闻报道，该公司正在开发采用该工艺的300层NAND闪存，加入三星电子、中国长江存储和日本铠侠等其他领先制造商的行列，共同迈向混合键合技术的全面部署。

报告引用的消息来源表明，SK海力士正在研发其第十代（V10）NAND闪存，该闪存采用300层结构，目标是在明年完成试生产，然后在后年年初投入全面生产。

混合键合成为SK海力士V10 NAND的关键转变

正如报告指出的那样，V10 的突出特点是 SK 海力士首次采用混合键合技术，该工艺将两个半导体晶圆连接起来，使它们作为一个整体发挥作用。

在V9（321层）版本之前，SK海力士在单个晶圆上同时制造了存储单元阵列和外围电路。正如报告所述，在PUC（Peri-under-Cell，单元下外围电路）方案下，外围电路位于晶圆底部，存储层则直接堆叠在其上方。

然而，这种配置会使外围电路面临更大的风险。报告指出，混合键合可以缓解这个问题，甚至可以缩短生产时间，因为外围电路和单元晶圆是分开制造的。

同时，该报告还指出，混合键合增加了工艺的复杂性，而晶圆对晶圆集成所需的混合键合工具主要由奥地利的EVG和日本的东京电子提供。

全球NAND闪存制造商加速混合键合技术转型

混合键合是一种结合介电层键合和金属直接键合的先进封装技术，其核心目标是实现芯片间高密度、低电阻的垂直互联。

在工艺过程中，需要经过对准和键合、后键合处理等几个流程。在对晶圆表面进行化学机械拋光（CMP）和清洗之后，通过光学或电子束对准系统实现亚微米级（通常<200nm）的芯片间精准对齐，尤其在芯片到晶圆（D2W）键合中，对准误差需接近零。

键合的方式有晶圆到晶圆W2W和芯片到晶圆D2W两种，在键合过程中，铜触点与介电层（如SiO₂）同时接触，通过热压或<400°C的低温退火实现金属-金属和介电层-介电层的同步键合。

在键合后，还需要通过CMP工艺调整铜层高度，确保铜触点略微凹陷于介电层表面（通常为50-100nm），以避免短路并提升键合强度；同时键合过程中产生的热量需通过散热结构（如嵌入式热沉）快速导出，防止局部热应力导致晶圆变形。

尽管业内人士预期SK 海力士会在 400 层以上采用混合键合技术，但该报告指出，由于竞争对手更快地实现了商业化，该公司目前在 300 层 V10 阶段就应用了该技术。

例如，报告指出，日本铠侠(Kioxia)在2023年通过其CBA（CMOS直接键合阵列）架构采用了混合键合技术，而三星电子计划在其即将推出的V10设备（约400层）中引入该技术，该设备预计很快就会进入量产阶段。

SK海力士提高固态硬盘产能以应对激增的需求

与此同时，该报告还指出，SK海力士明年将继续投资V10芯片的研发以及现有设备的改造，以扩大V9芯片的产能。报告援引一位业内人士的话称，尽管SK海力士在今年上半年仍在积累NAND闪存库存，但企业级固态硬盘需求的增长已使其晶圆厂接近满负荷运转。

报告还指出，SK海力士目前量产的堆叠层数最高的NAND闪存是321层的V9，这巩固了该公司在全球NAND市场排名第二的地位。

韩国缺乏HBM混合键合核心专利

不过，也有韩国知识产权促进研究所（KIPRO）的一项研究指出，尽管韩国公司在高带宽内存（HBM）的制造和堆叠技术上拥有卓越的技术实力，但在核心技术和专利方面却高度依赖外国公司。

KIPRO研究员Kim In-soo在接受采访时表示，韩国企业在HBM原材料和设备方面过于依赖外国公司，且缺乏与HBM相关的核心专利，这可能导致未来面临专利诉讼的风险。

根据KIPRO的分析，台积电和美国公司Adeia在混合键合技术领域处于领先地位。

Kim In-soo透露，KIPRO利用人工智能技术，对2003年至2022年间在韩国、美国、日本、欧洲和中国公开的超过1万项相关专利进行了审查。

在专利的质量和市场价值方面，Adeia拥有最具价值的专利。Adeia拥有从Ziptronix公司收购的直接键合互连和低温直接键合技术的核心专利。Kim In-soo指出，Adeia通过其附属公司Invensas和Tessera，已经收购了一系列混合键合专利。

台积电则在K-PEG评级中拥有最多A3级以上的高质量专利，位居首位。三星紧随其后，其次是美光和IBM。台积电的系统集成芯片（SoIC）技术尤为宝贵。此外，中国在这一领域也展现出快速增长的态势，中企获得了多项核心专利。

这些专利在韩国、美国、日本、欧洲和中国均有注册，意味着相关公司随时可能卷入专利诉讼。尽管韩国拥有第二多的HBM相关专利，但其质量和影响力却“低于平均水平”。

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