在2025年10月7日，全球半导体设备龙头——美国应用材料公司（Applied Materials）正式发布三大颠覆性新品，直指AI芯片制造的核心瓶颈：先进逻辑晶体管、高性能存储器，以及最关键的——3D先进封装技术。而其中最引人注目的，莫过于与荷兰贝斯半导体（BE Semiconductor Industries N.V.，简称Besi）联手打造的全球首款集成式晶片对晶圆混合键合系统——Kinex™键合系统。这可不是普通的技术升级，而是真正意义上为下一代AI芯片“打通任督二脉”的关键一步！
先说说背景：为什么现在整个半导体行业都在疯狂押注3D封装？原因很简单：摩尔定律快走到尽头了。
过去几十年，芯片性能提升主要靠晶体管越做越小，但现在2纳米、1.4纳米已经逼近物理极限。于是，聪明的工程师们开始“向上发展”——把多个小芯片（Chiplet）像搭积木一样堆叠起来，组成一个高性能、低功耗的“系统级封装”（SiP）。比如英伟达的顶级GPU、AMD的MI300系列AI加速器，背后都依赖这种先进封装技术。
而实现这种堆叠的核心工艺，就是“混合键合”（Hybrid Bonding）。
混合键合到底有多牛？
- 传统封装用的是微凸块（Microbump），间距通常在几十微米；
- 而混合键合直接让铜对铜面对面键合，互连间距可以缩小到10微米以下，甚至逼近1微米！
这意味着数据传输速度更快、功耗更低、芯片面积更小，成本还能优化。但问题来了——这种技术在实验室里很美好，一旦放到量产线上，就面临巨大挑战：环境洁净度、对准精度、工艺步骤衔接、良率控制……随便一个环节出问题，整片晶圆就废了。
正是在这个节骨眼上，应用材料和贝斯半导体强强联手，推出了Kinex™键合系统。这可不是简单拼凑两台设备，而是真正把“前端晶圆处理”和“后端高精度贴装”融为一体。
要知道，应用材料是全球前道工艺设备的霸主，尤其在薄膜沉积、刻蚀、离子注入等领域无人能敌；而贝斯半导体则是后道封装设备的隐形冠军，专精于晶片放置、互连与高速键合，精度达到亚微米级别。两家巨头把各自最核心的技术注入Kinex™，打造出业界首个“全流程集成式”混合键合平台。
那Kinex™到底强在哪里？
第一，它实现了“晶片级全程追踪”。在复杂的多芯片封装中，每一片小芯片的来源、工艺历史、电性参数都必须精准记录，否则后期调试和良率分析根本无从下手。Kinex™通过内置的智能追踪系统，确保每颗晶片从进料到键合完成都有完整数字身份，大幅提升多芯片系统的可管理性。
第二，它能在超洁净、高度受控的环境中实现超高精度键合。混合键合要求铜表面绝对平整、无氧化、无污染，任何微小颗粒或温湿度波动都会导致键合失败。Kinex™把清洗、活化、对准、键合等所有关键步骤全部集成在一个封闭腔体内，避免晶片在不同设备间转移时暴露在空气中，从而支持更小的互连间距——这对HBM4、GDDR7等下一代高带宽内存至关重要。
第三，它精准控制“工艺步骤之间的等待时间”（Queue Time）。你可能不知道，在混合键合中，晶片清洗后必须在极短时间内完成键合，否则铜表面会迅速氧化，导致接触电阻飙升。传统非集成式方案中，晶片要在不同机台间搬运，等待时间不可控。而Kinex™把所有流程串在一起，实现“清洗完立刻键合”，大幅提升键合一致性和良率。
第四，它内置了“在线量测系统”，能实时监控对准精度和偏移。传统做法是键合完再抽检，发现问题已经晚了。Kinex™则在键合过程中就进行高速叠对量测，一旦发现偏移，系统自动校正，确保每一层堆叠都精准无误。这对3D NAND、3D DRAM这类需要堆叠上百层的芯片来说，简直是救命稻草！
目前，Kinex™系统已经被多家全球顶尖的逻辑芯片厂、存储器巨头以及OSAT（外包半导体封装测试）厂商采用，进入量产验证阶段。这意味着，我们很快就能在下一代AI服务器、智能手机、自动驾驶芯片中看到它的身影。
但应用材料的野心不止于此！同一天，他们还发布了另外两款“王炸级”设备：Centura™ Xtera™外延系统和PROVision™ 10电子束量测系统。
先看Xtera™
随着晶体管进入2纳米及以下节点，传统的FinFET结构已经撑不住了，行业全面转向“环绕栅极”（Gate-All-Around, GAA）晶体管。GAA的源极和漏极需要在极深、极窄的沟槽中沉积外延材料，传统外延工艺容易产生空洞或生长不均，严重影响性能和可靠性。Xtera™通过独创的“低容积反应腔”设计，集成预清洗和刻蚀功能，并采用“边沉积边刻蚀”的动态调控技术，确保沟槽底部和侧壁均匀生长，实现零空洞、高一致性。更惊人的是，它还能节省50%的气体用量，既环保又降本！目前，台积电、三星、英特尔等头部晶圆厂都已导入Xtera™，为2纳米GAA量产铺路。
再说PROVision™ 10
3D芯片越做越复杂，传统光学量测已经“看不透”了。PROVision™ 10是全球首款采用“冷场发射”（Cold Field Emission, CFE）技术的电子束量测系统，分辨率提升50%，成像速度提升10倍！它能穿透多层堆叠结构，直接在器件上测量关键尺寸（CD）和层间对准误差，甚至能检测GAA晶体管中外延层的微小空洞。对于EUV光刻的套刻控制、纳米片晶体管的形貌监控、HBM与逻辑芯片的异质集成，PROVision™ 10都是不可或缺的“火眼金睛”。
说到这里，不得不提一下背后的掌舵人——普拉布·拉贾博士（Dr. Prabu Raja）。作为应用材料半导体产品集团总裁，他不仅是材料工程领域的权威，更是推动“协同创新”模式的关键人物。他强调：“芯片越来越复杂，我们必须更早、更深地与客户合作，共同开发解决方案。”这种从“卖设备”转向“共创新技术”的战略，正是应用材料持续领跑的核心逻辑。
而贝斯半导体作为欧洲半导体设备的代表，多年来深耕先进封装，其高速、高精度的晶片贴装技术早已被日月光、矽品、长电科技等OSAT巨头广泛采用。此次与应用材料联手，标志着前道与后道工艺的界限正在模糊，未来芯片制造将更强调“端到端整合”。
总结一下：AI的爆发不是靠单点技术，而是整个制造生态的协同进化：
Kinex™解决的是“怎么把芯片堆得又快又稳”，Xtera™解决的是“晶体管怎么做得又小又强”，PROVision™ 10解决的是“怎么看得清、测得准”。
三者合力，构建起面向2030年的AI芯片制造基础设施。
可以预见，在未来几年，搭载这些新技术的芯片将驱动更大规模的AI模型、更智能的终端设备、更高效的云计算中心。而中国半导体产业若想在先进封装、GAA晶体管等领域不掉队，也必须加速布局类似的技术生态。
所以，别再只盯着英伟达的股价了，真正的战场，其实在这些你看不见的制造设备里。谁掌握了材料、工艺与量测的底层创新，谁就握住了AI时代的“芯片命脉”。