2024年，HBM成为半导体财产最炙手可热的产物之一。跟着AI大模子和高功能阴谋的狂飙突进，英伟达等巨头对HBM的需求水涨船高，内存厂的HBM订单早已售卖一空，加倍是SK海力士，其正在HBM市集占据率高达70%，更是赚得盆满钵满。
然而，就正在这股海潮背后，名为“TCB（Thermal Compression Bonding）键合机”的装备，正正在寂静肯定HBM财产链的上限，岂论是SK海力士，依旧美光三星，都正在过去一年年华里加大了装备方面的加入，也让更众装备厂商有机遇吃上这波AI盈利。
先来领会一下目前HBM芯片的键合手艺。正在古板的倒装芯片键合中，芯片被“翻转”，以便其焊料凸块（也称为 C4 凸块）与半导体基板上的接合焊盘对齐。一共组件被安置正在回流炉中，并凭据焊料原料匀称加热至 200ºC-250ºC 足下。焊料凸块熔化，正在接合和基板之间酿成电气互连。
跟着互连密度的增长和间距缩小到 50µm 以下，倒装芯片工艺面对少许离间。因为一共芯片封装都放入烤箱中，芯片和基板会因热量而以分别的速度膨胀（即分别的热膨胀系数，CTE），从而发生变形，导致互连展示滞碍。然后，熔融焊料会扩散到其指定区域以外。
这种情景称为焊料桥接，会导致相邻焊盘之间展示不须要的电维系，并大概酿成短道，从而导致芯片展示缺陷。这便是TCB（热压键合）工艺外现影响的地方，由于它可能处理间距缩小到某个点以下时倒装芯片工艺展示的题目。
TCB的上风正在于，热量是通过加热器材头限度施加到互连点上，而不是正在回流焊炉（倒装芯片）中匀称施加。如许可能削减向基板的热量传达，从而下降热应力和 CTE 离间，完成更强盛的互连。对芯片施加压力以进步粘合质地并完成更好的互连。典范的工艺温度领域正在 150ºC-300ºC 之间，压力程度正在 10-200MPa 之间。
除此以外，TCB 应许的接触密度比倒装芯片更高，正在某些景况下每平方毫米可到达 10，000 个接触点，但更高精度的紧要漏洞是含糊量较低。固然倒装芯片机每小时可能到达逾越 10，000 个芯片的含糊量，但 TCB 的含糊量则正在 1，000-3，000 个芯片的领域内。
目前，三星和美光正在HBM创设的后端工艺枢纽均采用了“TC-NCF（非导电胶膜）”手艺。这一工艺是正在各层DRAM之间嵌入NCF，并通过TCB工艺从上至下施加热压，NCF正在高温下熔解，起到维系凸点并固定芯片的影响。
而SK海力士正在前两代HBM上也操纵过TC-NCF手艺，最终正在HBM2E上切换到了MR-MUF手艺，这一手艺正在每次堆叠DRAM时，会先通过加热举办暂且维系，最终正在堆叠落成后举办回流焊以落成键合，随后填充环氧模塑料（EMC），使其匀称分泌到芯片间隙，起到支持和防污染的影响。
就目前而言，MR-MUF相较于TC-NCF具备更众便宜，据 SK 海力士称，与 NCF 比拟，MR-MUF 的热导率大约是 NCF 的两倍，对工艺速率和产量有明显影响。
只是无论是哪一种工艺，最终都邑需求用到TCB键合机这类装备，跟着HBM的分娩界限继续伸张，TCB键合机市集也正在水涨船高。据摩根大通预测，HBM 用 TCB键合机的合座市集界限将从 2024 年的 4.61 亿美元伸长至 2027 年的 15 亿美元（约 2.16 万亿韩元），伸长两倍以上。
目前而言，TCB键合机市集目前呈“六强方式”。个中，韩邦有韩美半导体、SEMES、韩华SemiTech，日本有东丽（Toray）、新川（Shinkawa），新加坡则有ASMPT。
韩媒指出，自 2017 年往后，韩美半导体平昔与 SK 海力士协作开拓用于 HBM 创设的 TC 键合机，跟着SK海力士原形上成为英伟达AI芯片HBM的独家供应商，韩美半导体也坚硬了其正在HBM TC键合机市集的职位，其正在客岁的生意利润伸长了639%，到达2554亿韩元。
除此以外，韩美半导体已出手努力于进一步巩固其环球市集主导职位，出手将供应线伸张到 SK 海力士以外的公司，据领会，韩美半导体客岁就争取到了此前紧要操纵日本新川的美光公司举动客户。
而据韩邦业内最新动静，韩美半导体正在本年4月从美光得回了约50台TCB键合机的订单。这是继客岁向美光供应数十台TCB键合机之后，本年再次得回的大界限追加订单。据悉，美光为避免其产能音信外泄，将此次合同金额分拆为无需公然披露的小额订单判袂下单，且供应给美光的TCB键合机价钱比SK海力士添置的同类装备逾越30%~40%。
价钱分别源于两家公司正在手艺旅途上的分别。美光采用的TC-NCF工艺比拟SK海力士所采用的MR-MUF工艺有所分别，其装备头部机合更丰富，以是单台装备的价钱也更高。
香港证券公司里昂证券（CLSA）预测，“固然韩美半导体74%的TC键合机发售额来自SK海力士，但通过客户众元化，到2027年，该公司将把对SK海力士的依赖度下降到40%”，并填补道，“目前看来，该公司很大概将正在HBM TCB键合机市集维系较高的市集份额。”
韩邦业内人士示意：“韩美半导体目前已将其TCB键合机供货至美光等众个客户，具有宏壮的客户根柢，其他厂商要正在短期内追逐并阻挡易。”摩根大通（JP Morgan）迩来发外的申报也指出，另日起码三年内韩美半导体仍将主导该细分市集。
韩美半导体对此也显示出绝对的自傲。公司会长郭东元正在韩华SemiTech传出与SK海力士签署供货合同后，曾公然示意：“后发厂商的手艺虽有肯定水准，但韩华SemiTech最终大概也仅拿到少量订单，结果无疾而终。”
同为韩邦企业的韩华SemiTech原名“韩华慎密机器”，正在客岁落成改名，正式确立了其举动半导体专用装备厂商的市集定位。而早正在2020年，韩华SemiTech就已启动HBM用TCB键合机的研发，并得胜与SK海力士签署了供货合同。
韩华SemiTech受到高度体贴的情由，正在于其背后有韩华集团的强力支持。集团会长金升渊的三子——金东善副社长目前掌管集团另日策略，其曾公然示意将不绝正在该范畴投资，以深化韩华SemiTech的竞赛力。
尽量市集广博估计韩美半导体的领先职位起码能坚持三年，但韩华SemiTech奈何搅动市集方式成为了中央。
为擢升HBM产能，SK海力士正试验众元化TCB键合机供应商，并已正在本年两次向韩华SemiTech下单，总金额约达420亿韩元，共12台TC键合机。而恒久为SK海力士供货的韩美半导体对此示意激烈不满，情由是SemiTech是其存正在手艺宣泄和专利侵权争议的竞赛敌手。
半导体业内人士指出：“最具争议的是，韩华SemiTech的TC键合机价钱被定正在高于韩美半导体原有装备的程度。看待平昔与SK海力士维系严紧联盟联系的韩美半导体而言，这是难以领受的。”以是，韩美半导体采纳了膺惩性手段，将此前对SK海力士供应的客户效劳（CS）从免费转为收费，并合照其将装备供货价钱上调28%。
SK海力士方面则回应称，装备价钱是凭据与供应商的商酌肯定的，并无赐与韩华Semitec“无缘故溢价”的景况。一位熟习SK海力士的业内人士示意：“TCB键合机的合同凭据SK海力士所需的附加选项而有所分别，以是每家供应商的合同条件自然也有所区别。”
据悉，SK海力士赐与韩华SemiTech装备高评判的情由，恰是其正在主动化编制和保卫方便性方面的显示。韩华SemiTech方面示意：“此次供货的TCB键合机以‘削减人工操作’为对象，搭载了众种数字化处理计划与主动化编制，并采用了更适合工程师操纵的软件。”他们填补道：“装备可以轻松声援8层、12层以至16层堆叠，最景象部地反响了SK海力士工程师的需求。咱们正聚合全公司气力，力图伸张本年的供货量。
看待TCB键合机这一市集而言，两家韩邦装备厂商当然有不少看点，但位于新加坡的ASMPT同样气力不俗。
据韩媒报道，SK海力士正在其最优秀的HBM3E的手艺开拓中，很大概引入新加坡ASMPT的装备。因为HBM是通过堆叠众层DRAM芯片完成封装的，跟着层数增长，其良率变得担心宁，据传ASMPT的装备正在这一方面得回了SK海力士的高度评判。
韩邦业界人士于本年2月显露，SK海力士已从ASMPT订购了TCB键合机，并正正在HBM3E 16层产物等众款HBM产物线进取行测试。
据领会，SK海力士本年1月正在美邦拉斯维加斯举办的“CES 2025”上出现了操纵ASMPT装备创设的HBM3E 16层产物，这一产物被以为是从HBM3E 12层向下一代HBM4（第六代HBM）过渡的中心版本，而韩邦业内片面人士指出，客岁ASMPT已有30众台装备陈设到SK海力士的分娩线中。
一位半导体行业人士示意：“因为HBM4与前几代产物分别，广博为定制开拓，以是片面客户更大概优先采用通用性更强的HBM3E。”他填补道：“跟着如DeepSeek等低本钱AI模子的崛起，比照价钱高贵的HBM4，HBM3E产物线大概会坚持更长的硬件需求周期。”
跟着HBM堆叠层数增长，制程难度也同步上升，绑定装备的首要性随之擢升。比方正在HBM3E 12层中，因为芯片Die变得更薄，为防备弯曲，需求正在键合历程中施加微小热量使其略为粘合，再举办回流焊接，SK海力士将此工艺称为hMR（heated Mass Reflow）。
一位熟习SK海力士的知恋人士示意：“正在HBM3E 16层的工艺模仿历程中，挖掘跟着堆叠层数增长，ASMPT装备的功能逾越韩美半导体装备。”他填补说：“CES 2025上公然的HBM3E 16层产物采用ASMPT装备，这一原形明确与其装备显示优异亲密相干。”
值得一提的是，无助焊剂键合手艺举动TCB的上位替换，最早运用于其他半导体封装场景，但近年来跟着HBM需求激增，慢慢成为内存创设范畴的症结更始对象，目前有两家新加坡公司正在这一方面均有所构造。
除了前文中提到的ASMPT外，同正在新加坡的K&S（库力索法 Kulicke & Soffa）也插足了这场新的竞赛之中，其正在半导体范畴恒久专心于古板封装格式，如金线键合（Wire Bonding），但近年来出手大举拓展优秀封装手艺市集。
这两家装备厂正在无助焊剂键合上采用了分别的计划，K&S采用化学设施（甲酸）去除晶圆外貌的氧化层，而ASMPT（以及其他键合装备厂商）则采用物理设施（等离子洗刷）。
据领会，K&S 推出的甲酸法便宜是可能正在热压键合的同时去除氧化层，避免焊球外貌再次氧化的危机（睹下图）。漏洞是化学制程会留下残留物（如上图化学反响式所示），键合后需求特地的洗刷站来保障良率（凸块间距越小，残留物越难彻底洗刷），导致机台产能降低。
而ASMPT的等离子设施产量较高，不需求特地的洗刷站。只是，氧化层的去除和热压接合不行同时举办。正在这种设施中，物理离子轰击焊球外貌，先去除氧化层，然后再举办热压接合，两个措施之间有再次氧化的危机，别的，分别的芯片需求调剂分别的等离子配方，使工艺特别丰富。
新加坡半导体装备企业正正在通过押注无助焊剂键合手艺，出手确立本人正在HBM装备市集中的职位。
前文中只提到了SK海力士和美光，那么三大HBM巨头之一的三星正在TCB键合机上又是奈何抉择的呢？
据领会，此前三星电子平昔从其半导体装备子公司SEMES和日本新川采购用于NCF工艺的TCB键合机，尽量三星与新川之间平昔维系着合作无懈，但迩来其供应机合仍然转向以SEMES为核心的方式。
业内认识指出，新川装备的功能近年来已不足竞赛敌手产物，加之三星正通过SEMES胀动TCB键合机的自研内化，深化其剩余本领。正在SEMES装备手艺程度擢升的后台下，三星转而操纵自家装备而非新川产物，别的，这也意味着SK海力士和美光所采用的韩美半导体装备另日被三星引入的大概性也变得更低。
一位半导体行业相干人士显露：“三星电子已不再操纵新川装备。过去三星正在HBM堆叠的最初阶段——4层工艺中操纵新川的TCB键合机，但目前连这一片面也慢慢由SEMES全权掌管。”
三星电子与美光目前所采用的TC-NCF格式，是正在芯片之间夹入绝缘薄膜，再通过热压使薄膜熔化并完成粘接。这种工艺固然机合容易、便于厚度把握，但正在散热功能方面存正在劣势。新川曾恒久向这两家公司供应该类装备。
跟着HBM从4层 → 8层 → 12层 → 16层继续演进，堆叠层数的增长也对TCB键合机提出了更高恳求，4层HBM产物已问世逾越10年，目前属于老旧产物，而用于该工艺的新川装备也被以为是相对低规格的装备。
跟着堆叠层数上升至8层，对装备手艺提出更高恳求，三星已将新川装备慢慢更换为SEMES装备。据认识，纵使正在4层产物上，实质也已转由SEMES主导，另据悉，三星目前仍将HBM2E（4层）产物供应给华为以及片面中邦GPU厂商。
上述人士还指出：“新川的TCB键合机仅由一个电机驱动两个焊头，手艺程度相对较低。对三星来说，已不再有坚持‘双重供应商’战略的须要。”他还填补道：“从新川财报中也未挖掘来自三星的发售数据，这被业内广博视作两家公司原形上仍然分别。”
与此同时，SEMES的事迹希望随之改革。此前因为三星对TCB键合机的订单削减，SEMES一度筹备承压。2023年，SEMES的发售额为24450亿韩元，较前一年（25155亿韩元）降低2.8%，但同期生意利润从667亿韩元大幅伸长至1212亿韩元，年增幅高达81.7%。这紧要得益于其显示器装备生意的大幅伸长，而非主力半导体装备。
按发售和订单机合来看，SEMES的半导体装备发售额从2022年的15515亿韩元降至2023年的12599亿韩元，削减18.79%；而显示装备发售额则从136亿韩元暴增至1507亿韩元，伸长逾1000%。此前一度琢磨撤出的显示生意，正在得回三星显示的大额订单后，增加了半导体装备订单的空白。若SEMES成为三星TCB键合机的独家供应商，其半导体装备营收占比希望再次上升。
另一方面，曾被传将与三星协作的韩美半导体，向三星供应TCB键合机的大概性也进一步下降。业内传言称，韩美半导体已被消除正在三星的TCB键合机供应名单以外。因为韩美曾与SEMES产生专利诉讼，若两家公司同时向三星供货，大概会因手艺宣泄危机导致协作顾虑。以是，韩美半导体估计将不绝聚焦于向美光与SK海力士供货。
不难看出，近两年HBM专用的TCB键合机市集产生了特殊大的转化，由过去新川和东丽等日系厂商为主导转向以韩美和韩华等韩系厂商为主导，琢磨到目前HBM市集中SK海力士一家独大的景况，另日TCB键合机市集的走向很大水平上就取决于这一家厂商的抉择。
今天行业传言称，韩邦政府策动束缚HBM装备的出口，异常是症结的TCB键合机。据悉，韩邦政府已恳求本土紧要的TCB键合机创设商，暂停向特定邦度和地域的客户交付装备，同时收紧对相干手艺出口的审批流程。
看待邦内而言，目前已有众家半导体装备公司正正在尽力攻坚高端封装装备，个中一片面厂商已正在TCB装备范畴博得开头冲破：
固然片面邦内企业正在贴装、加热、瞄准等子编制已具备手艺贮备，但整机集本钱领、热压头模块、压力把握编制、高精度机器臂等症结手艺仍有待冲破。加倍是“大装备编制整合+客户产线验证”枢纽，是邦产装备厂商短期面对的最大离间。
值得体贴的是，不但是TCB键合机这一类产物，韩邦半导体装备厂商正正在藉由HBM的热销寂静兴起。
据TheElec对2024年第四序度韩邦46家半导体装备企业的事迹认识，生意利润率最高的六家公司判袂是：韩美半导体、Techwing、Zeus、Juseong Engineering、DIT与Oros Technology这六强中有四家聚焦于后处分装备，深受HBM与优秀封装高潮动员。
举动排名第一的企业，韩美半导体2024年发售额达5589亿韩元，生意利润高达2554亿韩元，年利润伸长六倍，生意利润率达46%。该公司恒久往后向SK海力士独家供应HBM用TC键合机，修建起强势的手艺壁垒。
紧随其后的是Techwing，2023年完成发售额1855亿韩元、生意利润234亿韩元，个中约45%营收来自美光。中央产物为内存测试处分机，公司近期更因其全新HBM测试装备“Cube Prober”而成为业界中央。
古板上，HBM芯片正在出货前并不举办最终测试，存正在较大危机。英伟达近期转换战略，策动引入最终反省流程以擢升产物牢靠性和本钱把握，这也让Techwing的Cube Prober成为独一入选的新一代测试装备。目前，该装备已向三星出货，并正正在SK海力士举办质地验证，另日潜力被广博看好。
位列第三的Zeus专心HBM TSV（硅通孔）洗刷装备，2024年营收达4908亿韩元，生意利润492亿韩元，利润伸长率贴近600%。其后段处分装备“Atom”与“Saturn”已被业界通俗采用，并依靠急迅交付本领得胜打入HBM财产链。
别的，Zeus正正在撮合美邦Pulseforge开拓基于光子手艺的剥离装备，并于Semicon Korea展会上首度公然新一代TBDB装备，出现其接连更始本领。
第四名的Juseong Engineering则是一家ALD（原子层浸积）装备创设商，2024年营收为4094亿韩元，生意利润明显伸长250%以上，个中高达85%（3464亿韩元）来自中邦市集。
公司众年深耕中邦市集，与众家中资客户设置协作。然而，美邦针对中邦半导体财产的出口管制战略使其面对不确定性。尽量这样，因为Juseong供应的是相对能手艺含量的装备，中邦客户短期内难以替换，使其仍具安宁的市集份额。
第五名的DIT以激光处理计划睹长，2024年营收1167亿韩元，生意利润241亿韩元，个中激光退火装备占59%。该公司与SK海力士自2019年出手撮合开拓HBM用激光退火手艺，并于2023年下半年起正式导入HBM3E量产线，成为其中央工艺之一。
激光退火手艺的冲破不光验证了DIT的研发本领，也翻开了HBM优秀制程的大门。
排名第六的Oros Technology客岁营收为614亿韩元，生意利润61亿韩元。固然体量相对较小，但其焊盘遮盖装备正在HBM后段制程中具备不成替换性，目前由其独家供应。客岁中，该公司得胜进入日本铠侠的供应链，并签下与三星电子价格96亿韩元的合同，客户机合慢慢众元化。
因为日本半导体装备自给率高、外部准初学槛高，以是Oros能打入Kioxia供应链被视为手艺冲破的标记。
六家韩邦半导体装备企业中，除Juseong Engineering外，均与HBM后处分及优秀封装严紧相干，正在韩美半导体以外，Techwing、Zeus等企业依靠独门产物和工艺急迅突围，这也显示出了韩邦装备财产由简单强者向众元方式更动的趋向。
据报道，韩美半导体正在5月14日宣告，将推出用于HBM4分娩的专用装备“TC Bonder 4”，这是一款针对HBM4性子大幅擢升了精度与分娩服从的高功能键合装备。韩美半导领悟长示意：“新推出的‘TC Bonder 4’是专为HBM4开拓的装备，纵使正在恳求极高精度的16层以上堆叠工艺中，也能完成高分娩服从和高品德。”
这也是首个针对HBM4推出TCB键合机的装备厂商，尽量SK海力士出手转向众供应商的形式，但正在高层数堆叠上，也许仍然离不开韩美半导体。
席卷韩美正在内的装备厂商，恰是韩邦能正在HBM装备上卡脖子的底气所正在，只是从恒久来看，韩邦若执意束缚出口，反而会倒逼邦内HBM生态链加快设置，涵盖TCB装备、COWOS封装、HBM堆叠、芯粒计划、EDA协一概一整套本土化旅途。
