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求救長江存儲，三星著急了
仲春時節，驚蟄待發，半導體行業響起了一聲“春雷”。
據韓國媒體報導稱，三星電子近日與中國儲存晶片廠商長江存儲簽署了專利許可協議，將從後者獲得3D NAND“混合鍵合”專利。
從全球儲存行業的競爭格局來看，長江存儲作為中國半導體以及儲存賽道龍頭企業，相比海外三大家三星、海力士、美光等依然只能算後起之秀。
這一次長江存儲對三星的3D NAND“混合鍵合”專利授權，恰如同新生的藤蔓攀上蒼勁的古松，以更鮮活的姿態逐漸觸摸到先進封裝那顆皇冠上的明珠。
當三維積體電路的層巒疊嶂成為儲存世界的通天塔，後來者執光刻之刃劈開技術壁壘的堅冰。在三星與美光構築的128層晶體聖殿之巔，中國軍團以Xtacking架構為金鑰，將儲存單元與邏輯電路的量子糾纏演繹成微觀世界的協奏曲，在先進工藝節點中重構儲存密度的星辰大海。
混合鍵合，先進封裝絕對的戰略高地
這一次長江存儲和三星的合作，這個關鍵詞——混合鍵合（Hybrid Bonding），將其稱之為先進封裝的絕對戰略高地也毫不為過。
混合鍵合主要有兩種使用方式。第一種是晶圓到晶圓（wafer to wafer），主要用於用於CIS 和NAND。銅混合鍵合最早出現在2016年，當時索尼將這項技術用於CMOS圖像感測器；另一種是裸片到晶圓混合鍵合（die to wafer），這比晶圓間鍵合更加困難，但這種工藝變化對於邏輯和高頻寬儲存HBM很有意義。
這一次的技術授權，主要就是晶圓到晶圓（wafer to wafer）的3D NAND。
混合鍵合為何一定要完成從可能性到現實性的跨越？
傳統倒裝焊（Flip Chip）受限於焊球尺寸（微米級）和間距，I/O密度提升遭遇物理天花板。混合鍵合可以通過銅-銅直接鍵合與介電層融合，將互連間距壓縮至亞微米級（甚至突破1μm），單位面積互連密度提升10倍以上。這種“分子級銲接”使Chiplet間訊號傳輸路徑縮短至微米量級，徹底改寫多晶片模組的性能邊界。
打個比方，這就如同將城市間高速公路升級為納米尺度的神經元突觸網路。
2.5D或者3D先進封裝往往需要TSV打孔來打通，來連接儲存層和邏輯層，再加上封裝基板和中介層（或者重新布線層RDL）產生的各種應力、散熱問題，讓封裝的整體可靠性打了不少折扣。
在在AI算力需求爆炸性增長背景下，業界在思考這樣一個可能性方向：如何能進一步提升晶片間互連能效比，減少了層間物理連接，使晶片設計更緊湊，並且有利於實現更高性能和傳輸密度？
換言之，能否將邏輯晶片與儲存單元的3D堆疊從“樓層式公寓”升級為“細胞級共生”？
混合鍵合技術應運而生，應勢而起。
想像在納米尺度的曼哈頓，HBM晶片猶如一座由記憶晶體築成的垂直都市。傳統TSV工藝如同在樓板間澆築鋼筋骨架，雖能支撐起128層的記憶帝國，卻讓晶片厚度化作束縛天際線的沉重枷鎖。
而當混合鍵合技術這道量子膠體滲入建築師的藍圖，微觀世界的建造法則就此顛覆——如同將鋼構大廈轉化為自生長的水晶叢林，每層儲存器不再需要笨重的金屬立柱，僅憑原子級的電磁親和力便能實現層間量子隧穿。
這項封裝魔法將晶片剖面削薄至光子躍遷的尺度，讓儲存巨塔在保持雲端高度的同時，底座卻輕盈如蟬翼。這已超越物理鍵合的維度，實則是讓電子在三維迷宮中跳起貼合華爾茲的微雕藝術。
還有一點，若要實現晶片的“製程民主化”，混合鍵合技術幾乎是一條必由之路。當製程進入3nm後，單顆大晶片的良率懸崖與光罩成本飆升形成雙重絞殺。混合鍵合支援將超大晶片解構為多個成熟製程芯粒，通過異構整合實現等效系統性能。這種“樂高式拼裝”不僅規避了先進製程的高昂成本，更開創了“製程民主化”新時代——模擬、射頻、儲存等模組可靈活選擇最優工藝節點。
長江存儲的技術儲備
這一次技術專利授權，涉及到長江存儲的前瞻性佈局。
多年以來，業界廣泛關注長江存儲在3D NAND的層數上，並且把這個層數作為一種趕超指標直接對標海外大廠，比如說該廠在2022年量產128層3D NAND，並快速推進232層產品研發，這一標誌性節點意味著長江存儲堆疊技術達到國際第一梯隊水平。
以此為背景，長江存儲的Xtacking 3.0 混合鍵合技術儲備其實更值得挖掘——這個全球首創的Xtacking技術，將儲存單元與外露電路分離製造，引入銅-銅直接鍵合，這種“雙晶圓異構整合”模式突破了傳統NAND架構的物理限制，在I/O速度、晶圓面積利用率、縮短研發周期方面取得了重大突破。
更值得一提的是，長江存儲在專利佈局方面是個“老手”，這也是迫使三星附身就範的關鍵。該廠的多層堆疊刻蝕解決了高層數堆疊中的孔洞均勻性難題，與混合鍵合技術一起構成了很深的專利護城河。截至2023年，全球公開專利申請超8000件，其中3D NAND相關專利佔比超60%，並且開闢了標準制定第二戰線，加入JEDEC、ONFI等國際標準組織，推動Xtacking介面協議成為行業可選方案。
在與西部資料、鎧俠等建立專利池，降低國際化市場准入風險的同時，長江存儲關鍵專利已經讓三星、美光無法繞開，一個經典案例是2023年起訴美光侵犯其3D NAND結構專利，實現了反向制約國際巨頭。
求救長江存儲，三星著急了
無論從技術佈局時間和市場觸角的深度，三星在混合鍵合方面目前都不算業界最領先的。競爭對手SK海力士2024年吃飽了HBM紅利，甩開了三星一個身位，讓三星儲存和代工部門頗感壓力。
追溯過往，在電晶體誕生75周年的2022年IEDM會議上，英特爾就展示了其採用混合鍵合技術，計畫將這一技術應用於其3D封裝技術Foveros Direct，雖然後面商業化落地障礙重重，但其先聲得到了SK海力士的實質性回應。
SK海力士預計將在2025至2026年間實現其混合鍵合技術的商業化。韓國媒體消息指出，SK海力士近期與台積電共同發起了名為“One Team Strategy”的聯盟，兩家將共同研發第六代HBM晶片。
SK海力士和三星不但在爭奪市場，還在爭奪裝置商的產能。
荷蘭裝置商Besi、奧地利的EV Group等目前在晶圓混合鍵合領域處在領先地位，並且和英特爾、台積電已經建立了廣泛的合作。
2023年，Besi曾表示它已經有能力每年生產180台混合鍵合機——搶奪混合鍵合機，就如同前道裝置搶奪光刻機一樣，是一個單位時間記憶體量市場的搏殺。
因此，三星電子與中國儲存晶片廠商長江存儲簽署的這份專利許可協議有其緊迫性和必要性。
結語 混合鍵合，未竟的偉業
全球能熟練掌握2.5D/3D封裝的企業少之又少，靠傳統的通過矽通孔（TSV）+填充物的連接方式本就已經很難，混合鍵合則又是難上加難。
筆者在調研蘇州某家鍵合裝置企業時，該企業總經理指出，混合鍵合不僅延續了傳統鍵合的“湯湯水水”問題，對裝置的精確度穩定性，以及器件材料都有極高的要求：“混合鍵合還涉及到多步驟工藝協同，如清洗、活化、對準、鍵合、退火等多環節，任一環節波動均影響良率。薄化晶圓或多層堆疊時，應力累積可能導致翹曲，需最佳化支撐結構或引入應力緩衝層，很多領域在工程學上還處在探索階段。”
在混合鍵合的技術專利儲備方面，長江存儲已經建立了一條護城河。
在納米尺度構築專利長城，混合鍵合的每一根銅柱都在原子森林中拔地而起，化作積體電路世界的馬奇諾防線。那些用電子束雕刻的專利邊界，不是冰冷的法律條文，而是將工藝秘方熔鑄成青銅法典的文明圖騰——當國際巨頭試圖用專利火把照亮技術荒原時，國產廠商的混合鍵合專利矩陣早已在晶圓上生長出帶刺的量子玫瑰，每片花瓣都是能反向穿透侵權壁壘的拓撲絕緣體。
這護城河裡流淌的不是水銀，而是用自對準通孔編織的納米級蒺藜，在看似平靜的鍵合介面下埋藏著千萬個專利地雷。那些被電子顯微鏡檢視過的鍵合角度、熱膨脹係數與介面鈍化配方，正以專利族形式在PCT條約疆域上投射出六邊形防禦蜂巢。即便摩爾定律的洪水漫過物理堤壩，這座用專利鉚釘加固的城邦，仍能在半導體版圖上撐起一片技術治外法權的孤島。
未雨綢繆者從不在暴雨降臨時才鍛造盾牌，他們在光刻機的紫光中預見了十年後的法律硝煙。此刻每項混合鍵合專利的授權，都是向未來戰場空投的智能軍械——當國際專利戰的沙塵暴掠過EDA工具建構的虛擬戰場，這些提前註冊的工藝坐標，將成為穿透對方專利領空的洲際坐標。畢竟在矽基文明的進化史上，真正的技術主權永遠鐫刻在專利地堡最深處的不鏽鋼掩體裡。 (心智觀察所)