应用材料，研发适配HBM、CPO新材料

应用材料已经完成下一代3D半导体微缩所需四项关键技术的相关准备工作。同时，顺应韩国客户近期产能扩张的趋势，该公司也在加速扩充人员团队与基础设施。

应用材料封装与集成材料解决方案全球集团副总裁Mukund Srinivasan表示，人工智能模型对算力的需求越来越高，功耗呈指数级增长。“行业要解决降低每比特数据功耗这一核心难题，3D微缩技术就是解决方案。”

AI技术的普及加剧了 “内存墙” 问题，也就是计算单元与内存之间的性能瓶颈。想要突破该瓶颈，就需要效率更高的数据传输方式，实现高速信息交互的同时降低功耗。应用材料表示，逻辑芯片、内存以及封装技术都正在快速向3D架构转型。

该公司还梳理了落地3D架构面临的四大核心挑战，以及对应自研的解决方案。Srinivasan称：“实现3D微缩最重要的创新点，第一是新材料开发；第二是实际工艺创新；第三是工艺与设备的埃米级（Å，0.1纳米）工艺管控；第四是每一道工艺步骤的优化。应用材料对自身核心单元工艺与材料技术抱有充分信心，我们同样有能力攻克工艺集成层面的各类难题。”

面向HBM与CPO的新材料

首先是新材料研发，旨在缓解芯片内部与外部的互连瓶颈。需要降低电阻与电容，以此提升信号传输速度、减少功率损耗。应用材料正依托先进薄膜、电镀技术以及新材料研发，寻找对应的解决路径。

Producer Avila 2等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备就是其中一项解决方案。该设备可在高带宽内存（HBM）的背面低温沉积氧化膜与氮化膜。HBM所用核心裸片（DRAM芯片）厚度仅为传统DRAM裸片的1/25，极易发生翘曲。应用材料的解决方案还包含Nokota VMax 2电化学沉积（ECD）设备，用于3微米及以下超细硅通孔（TSV）的铜电镀工艺。

近期，该公司正与客户联合研发共封装光学（CPO）所需的新型光波导材料。CPO是将光芯片与高性能电子芯片集成在同一个封装内的下一代技术。针对HBM的散热难题，应用材料还在研发高导热绝缘材料，在保持电气绝缘的前提下最大化散热能力。

3D架构与混合键合技术已准备就绪

HBM、CPO模型

第二大方向为工艺创新，需要能够成型复杂3D结构的相关技术。应用材料已开发并实现商业化多项选择性工艺，可以对3D结构内部特定区域做处理；同时推出键合技术，能够将芯片之间的间距压缩至近乎为零。

其中，面向DRAM外围电路的Centura Prime Epi选择性外延设备，可在晶体管电极区域，也就是源极、漏极位置选择性生长锗硅（SiGe）与磷掺杂硅（Si:P）。该技术向硅材料中掺入杂质，并精准控制掺杂浓度，以此调节半导体电学特性，支撑下一代半导体制造。

应用材料同时推出Kinex芯片‑晶圆（D2W）混合键合集群系统。D2W键合可以直接实现芯片之间铜介质与介电材料的接合，对比微凸块方案，能够最大化输入输出（I/O）密度，降低信号延迟。Kinex将等离子活化、清洗、D2W键合、量检测功能整合至同一套设备，把工序等待时间从13小时缩短至1小时。

Srinivasan表示：“应用材料拥有完整的芯片‑晶圆（D2W）、晶圆‑晶圆（W2W）键合产品矩阵。我们可以帮助客户更便捷地选定想要采用的技术组合与实现方案。”

第三，随着逻辑、内存工艺持续迭代，能够在纳米、埃米尺度完成误差实时控制与测量的设备必不可少。应用材料已备好Opta Quad化学机械抛光（CMP）设备、VeritySEM 7AP电子束关键尺寸量测系统、SEMVision G7AP电子束缺陷分析系统。Opta Quad CMP用于混合键合、硅通孔TSV工艺；VeritySEM 7AP适配HBM与芯粒基板；SEMVision G7AP可用于硅基板、有机基板以及玻璃基板。

EPIC中心与ACCK联动，韩国持续扩招

最后一项，单台设备之外，需要对整套半导体制造工艺之间的相互作用做全流程优化。应用材料正通过EPIC（设备与工艺创新及商业化）中心以及韩国应用协作中心（ACCK）实现这一目标。

应用材料EPIC中心是总投资50亿美元的研发设施，三星电子、SK海力士、美光等企业均参与其中。该设施尚在建设，计划10月于硅谷正式投用。半导体企业可在此协同完成从早期新材料开发、器件设计、薄膜沉积、平坦化到键合的全流程，开展量产级技术验证，目标大幅缩短新技术商业化周期。

ACCK是落户京畿道乌山市的下一代半导体研发协作枢纽。该机构将承接硅谷EPIC中心产出的基础技术与创新材料，联合韩国客户开展技术验证、共同迭代开发。应用材料韩国总裁Park Kwang‑sun表示：“韩国ACCK落成之后，我们将通过乌山的ACCK，把EPIC中心的基础研究与材料创新成果对接给韩国本土客户。完善配套支撑体系，让新技术能够直接对接韩国客户的量产产线，最大化创新推进速度。”

Park补充道：“我们也在多方面努力，保障在客户全球扩张的过程中，人力与技术支持不会出现缺口。我们不仅在企业内部研讨扩编方案，也和高校、客户开展深度沟通，预计不会遇到重大阻碍。”