HBM技术升级：16层堆叠挑战与Fluxless技术展望

如果用一个词概括HBM这几年的进化，那就是：堆得越来越高。HBM本质上是一种“把 DRAM 垂直叠起来”的存储技术。层数越高，单颗 HBM 的容量越大、带宽越高，对 AI GPU 来说就越重要——因为 AI 真正稀缺的从来不是算力，而是数据传输的速度。

因此，HBM 的演进路线也非常清晰：从4层到8层、12层，再逼近16 层。8 层是 HBM 真正成熟、规模化出货的主力，它是过去一段时间 AI GPU 的“最常见配置”，良率稳定、供应链也最成熟；12层则成为近两年的主力量产方向，在容量、性能与成本之间取得了更理想的平衡，也最适合大规模出货。而截至目前，HBM 已经正式迈入16层堆叠的量产前夜：在刚刚结束的 CES 2026 上，SK 海力士已经展出了全球首款16层 HBM4 样品，单堆栈容量提升至 48GB。

但层数的提升，并不只是“多堆几层”这么简单。事实上，每增加 4 层，整个系统的制造难度都会显著上一个台阶：贴装精度、焊点间距、Z 方向高度控制、翘曲、底填（MUF）可靠性……所有原本还能被工艺余量掩盖的问题，都会被 16 层这种高度放大到“生死线”级别。

面对困局，行业分化出了两种声音：一种是追求终极的革命，另一种是基于现实的改良。

混合键合：被“标准”暂时挡住的革命

芯片的堆叠主要是考验封装的能力。这两年先进封装圈子里一个词异常火热：混合键合（Hybrid Bonding）。它是一种高级的互连技术，彻底抛弃了焊料与助焊剂，通过金属层与介质层的同步键合，实现更接近“直接连接”的互连形态。它代表了更小互连间距、更高 I/O 密度、甚至接近“原子级连接”的终极方向。

通用 HBM 结构。图中显示了微凸点。采用混合键合技术后，DRAM 芯片之间的间隙将消失。（图源：semiengineering）

原本，业界普遍预测 HBM4 将是混合键合的商业化首秀。但 JEDEC 组织的一项最新修订——将 HBM 模块高度上限从 720µm 放宽至 775µm——为 16 层 HBM 继续沿用传统微凸点（Micro-bump）技术腾出了宝贵的 55µm 空间。

这一标准红利，让原本紧绷的物理极限得到了喘息，也让一项名为Fluxless（无助焊剂）的技术被紧急推向了台前。

Fluxless：通往终局前的一项过渡技术

然而，即便有了高度冗余，即便暂时不用混合键合，问题依然没有消失：传统互连工艺的稳定性与成本结构，已很难从容支撑 16 层 HBM 的量产爬坡。

为什么？我们把镜头拉回到 HBM 堆叠装配中的关键工艺——热压键合（TCB）。在各种先进封装架构下，热压键合（TCB）被认为是最先进的互连方法之一。尽管这项技术已经开发并应用了十余年，但由于其在引入时带来的诸多收益，仍在不断被新应用持续采用。需要说明的是，TCB 不仅仅是为了 HBM，它是为了将不同节点的 Chiplets 强行“缝合”在一起的关键手段。

TCB 的四种主要类型包括：毛细管底部填充 TCB (TC-CUF)、模塑底部填充 TCB (TC-MUF)、非导电胶 TCB (TC-NCP) 和 非导电膜 TCB (TC-NCF)（来源：BESI）

传统TCB依赖助焊剂（flux）与回流（reflow）来促进焊料润湿和去除氧化层。但在细间距键合中，尤其是40μm以下pitch，这种方式往往导致：空洞（void）、残留污染物、可靠性下降，难以满足更高精度的要求。而 HBM4 16 层把互连间距压缩到 10µm 级，这些问题会被进一步放大：助焊剂体系的残留与清洗成本开始成为良率与可靠性的瓶颈。

于是，在真正迈向混合键合之前，产业迫切需要一种不推翻既有 TCB 体系，却能向更细间距（通常在 10µm 至 25µm 范围内）、更高堆叠过渡的现实路径——Fluxless（无助焊剂）TCB，便是在这样的背景下走上前台。

顾名思义，这种方法完全不使用任何形式的助焊剂。在无助焊剂 TCB 中，带有铜柱和焊料帽的芯片直接键合到基板上，无需任何中间介质。然而，氧化物去除成为了一个核心问题……

SK海力士：Fluxless技术为时尚早

然而，即便作为过渡方案的Fluxless方案，在量产落地的过程中也并非一帆风顺。

作为HBM的领头羊，SK 海力士在对 Fluxless 进行了长达数月的评估后，给出了一个略显保守的结论：“现在还早”。 据悉，SK 海力士在 HBM4/4E 的 16 层产品上，将继续沿用其引以为傲的 Advanced MR-MUF 工艺。

设备商的分野

随着HBM4 16层标准高度的放宽，键合设备市场不再是一场简单的“全速冲刺”，而演变成了一场关于技术节拍、量产良率与供应链博弈的深度对垒。

BESI：混合键合的“终局信仰者”

ASMPT：TCB的“现实主义进化派”

两家韩国公司：韩美半导体与韩华

K&S：工艺延续下的“基石守护者”

结语

Fluxless 的延期，不是技术的失败，而是工业的现实。它提醒我们：当互连间距进入 10µm 级别，封装不再是“把芯片粘在一起”那么简单……