隨著AI大模型和高性能計算需求爆發，英偉達等科技巨頭對HBM的采購量急劇攀升，內存廠商的HBM產能早早被預訂一空。尤其是SK海力士，憑借在HBM市場超過70%的市占率，賺得盆滿缽滿，成為產業最大贏家之一。

然而，在這股HBM熱潮背后，一種名為“TCB（Thermal Compression Bonding）熱壓鍵合機”的關鍵設備，正悄然決定著整個HBM產業鏈的天花板。過去一年，無論是SK海力士、美光，還是三星，都在加大此類設備的投資力度，使得更多設備廠商得以借助AI浪潮分一杯羹。

什么是TCB？

我們先來了解HBM芯片封裝中用到的關鍵連接技術。

傳統的倒裝芯片（Flip Chip）封裝中，芯片會“翻轉”放置，使其焊料凸塊（C4 bump）與基板上的焊盤對齊，整體組件被放入回流焊爐中，加熱至約200–250°C，使焊料熔化，從而形成電連接。

但隨著芯片互連密度不斷提升，焊點間距縮小至50微米以下，這種方法逐漸遇到瓶頸。芯片與基板因熱膨脹系數（CTE）不同，導致熱應力產生的變形，加之焊料在熔化過程中容易出現“焊料橋接”現象，進而引發短路與連接失敗的問題。

TCB鍵合技術則很好地解決了上述難題。它通過加熱壓頭，對芯片-基板連接點進行局部加熱，同時施加壓力，使得焊接過程更精準穩定，避免整體加熱引發的熱失配。工藝溫度一般在150°C至300°C之間，壓力范圍為10–200MPa，適用于更高密度、更小間距的先進封裝場景。

此外，TCB技術支持極高的接觸密度，某些工藝中每平方毫米可達10,000個焊點，但也存在產能上的短板：其單機每小時處理量僅為1,000–3,000顆芯片，遠低于傳統倒裝封裝的10,000顆以上。

不同廠商的工藝選擇

目前，三星與美光在HBM后段封裝中采用的是TC-NCF（非導電膠膜）技術。該工藝通過在每層DRAM之間嵌入NCF，并結合TCB設備進行加熱壓合，實現焊點連接并固定芯片。

SK海力士曾在HBM早期版本中也使用TC-NCF，但自HBM2E開始轉向了MR-MUF（Molded Reflow-Mold Underfill）工藝。MR-MUF采用“臨時加熱連接 + 回流焊接 + 模塑填充”的三步流程，通過環氧模塑料滲入芯片間隙，提升結構強度和耐污染性。

根據SK海力士說法，MR-MUF的熱導率約為NCF的兩倍，顯著提升工藝效率與良率。

無論選擇哪種工藝，核心的TCB鍵合設備都是不可或缺的一環。摩根大通預計，TCB鍵合機市場將在2024年達到4.61億美元，并在2027年躍升至15億美元（約2.16萬億韓元），三年內增長逾兩倍。

六強爭霸：韓美半導體領跑

當前全球TCB鍵合機市場呈“六強爭霸”格局：

• 韓國：韓美半導體、SEMES、韓華SemiTech
• 日本：東麗（Toray）、新川（Shinkawa）
• 新加坡：ASMPT

其中，韓美半導體憑借與SK海力士的長期合作，占據了HBM領域的頭部位置。自2017年起，韓美便與SK聯合開發TC鍵合機，并隨著后者成為英偉達HBM獨家供應商，韓美的地位水漲船高。2023年，其營業利潤暴漲639%，達到2554億韓元。

除了鞏固與SK的合作，韓美半導體也積極拓展客戶。2023年，其成功將美光納入客戶名單，替代了原本使用新川設備的供應鏈。2024年4月，韓美更從美光獲得了約50臺TCB鍵合機的訂單，訂單規模為去年的兩倍。值得注意的是，由于美光采用的TC-NCF工藝對設備頭部結構要求更高，其訂購設備的單價比SK高出30–40%。

CLSA預測，雖然韓美當前有74%的TCB銷售額來自SK，但到2027年，這一比例將降至40%，客戶結構將進一步多元化。

韓國內戰：韓華SemiTech攪局

與韓美半導體針鋒相對的，是同樣來自韓國、背靠韓華集團的韓華SemiTech（前身為“韓華精密機械”）。

早在2020年，韓華就開始布局HBM相關設備，并成功與SK海力士簽下供貨合同。2024年，其累計向SK交付12臺TCB鍵合機，總金額達420億韓元。

不過，韓美半導體對此強烈不滿，認為韓華設備存在專利侵權及技術泄漏問題，且價格比其原有設備更高，缺乏合理依據。作為報復，韓美將對SK提供的客戶服務從免費轉為收費，并將設備供貨價格上調28%。

SK則回應稱，每家廠商合同條款根據附加選項不同而定，并非對韓華給予“溢價”。韓華方面也強調其設備的自動化系統與維護便利性表現突出，能夠支持8–16層堆疊，完全匹配SK工程師的需求。

新加坡：ASMPT嶄露頭角

新加坡廠商ASMPT近年來也加快了在HBM設備市場的滲透。

據韓媒報道，SK海力士在HBM3E 16層產品開發中引入了ASMPT設備，并在“CES 2025”展會上首次展示其所制造的產品。據稱，ASMPT設備在多層堆疊工藝中表現優異，SK目前已部署30余臺用于測試。

SK將這套新工藝命名為hMR（heated Mass Reflow），主要針對更薄、更容易彎曲的芯片結構。隨著HBM4時代臨近，具有高通用性和良率保障能力的HBM3E產品可能會繼續維持長期需求。

此外，在新一代無助焊劑鍵合技術上，ASMPT與同樣來自新加坡的K&S（庫力索法）正在角力：

• K&S采用甲酸處理去除氧化層，但存在殘留風險與產能問題；
• ASMPT則采用等離子清洗，產能高但流程更復雜。

這場新技術之爭，也將決定未來誰能在HBM設備市場中占據先機。

三星的低調轉向

作為HBM三巨頭之一，三星電子則悄然完成了TCB設備供應鏈的“自我革命”。

過去，三星主要從子公司SEMES與日本新川采購TCB設備，但近年已逐步將采購重心轉向SEMES，并全面替代新川產品。業內人士指出，新川設備僅用一臺電機驅動雙焊頭，規格落后，不再適應8層以上的堆疊需求。

三星已將SEMES設備應用于包括HBM2E在內的多個制程，并以此保障對華為及中國GPU廠的4層HBM供貨。盡管SEMES 2023年的半導體設備營收下滑，但如果其成為三星TCB設備的獨家供應商，后續業務有望強勢反彈。

至于韓美半導體向三星供應設備的可能性，業內普遍認為前景不樂觀。

隨著HBM不斷邁向12層、16層甚至更高堆疊結構，TCB鍵合設備正從幕后走向前臺，成為決定產業效率與競爭格局的關鍵變量。
韓國雙雄、日系老將、新加坡新銳，誰能最終成為這場高精度、高門檻、高利潤“接觸游戲”中的王者？讓我們拭目以待。