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“异质异构集成技术”专题前言
万青
集成电路作为信息产业的核心基石，历经数十年摩尔定律驱动，依靠制程微缩实现性能持续迭代。随着晶体管尺寸逼近物理极限，先进工艺研发成本大幅攀升，漏电、功耗、互连密度受限等问题日益凸显，传统单片芯片的发展模
式逐渐遭遇瓶颈，单一功能、单一制程的芯片架构难以适配算力、通信、传感等多元化高端场景需求。在此背景下，异质异构集成技术成为突破摩尔定律限制、赋能半导体产业升级的关键路径。
2026年第26卷第9期
pp.090000
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万青. “异质异构集成技术”专题前言[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90000-.
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基于分子动力学的GaN/Ta-Au-Ta/金刚石的键合研究*
李施霖, 胡玲慧, 崔梦佳, 崔梓华, 张学伟, 杜经宁, 孙庆磊
为解决氮化镓（GaN）功率器件散热瓶颈并克服GaN/金刚石直接键合中的晶格及热失配难题，基于分子动力学模拟，构建GaN/Ta-Au-Ta/金刚石结构，研究不同温度与压力下的界面键合与原子扩散行为。通过均方位移（MSD）、扩散系数与径向分布函数（RDF）分析原子运动，结合z轴方向原子数量分布图评估界面致密化特征。结果表明，总体而言，温度由298 K升至500 K、压力由0 MPa增至10 MPa时，界面扩散显著增强，表现为MSD斜率增大、扩散系数上升及RDF主峰降低，界面混合加深；压力提升至15 MPa后扩散受抑。Ta原子扩散能力高于Au，促进界面更快致密化，其中Au-Ta界面呈现最高无序度，原子混合明显。揭示Ta-Au-Ta中间层增强GaN/金刚石界面原子扩散的辅助键合机制，为优化键合参数与提升高功率器件热管理性能提供理论依据。
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李施霖, 胡玲慧, 崔梦佳, 崔梓华, 张学伟, 杜经宁, 孙庆磊. 基于分子动力学的GaN/Ta-Au-Ta/金刚石的键合研究*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90001-.
LI Shilin, HU Linghui, CUI Mengjia, CUI Zihua, ZHANG Xuewei, TU King-ning, SUN Qinglei. Molecular Dynamics-Based Study of GaN/Ta-Au-Ta/Diamond Bonding[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90001-.
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多学科协同机械跨界驱动异构集成应用*
张墅野, 胡星宇, 何鹏
异构集成是后摩尔时代提升集成电路性能的关键路径，但其高密度与多材料特征引发了严峻的热-力-电多物理场耦合挑战。围绕多学科协同与机械跨界驱动，系统综述了异构集成的协同设计方法、跨尺度建模仿真技术及工程应用进展。研究揭示，通过热膨胀系数失配诱导的残余应力与界面翘曲等机械因素，深度耦合电迁移与焦耳热动力学，已成为决定互连稳定性与系统能效边界的核心变量。为有效应对耦合瓶颈，总结了一种跨层级、双向闭环的协同设计范式。以系统功耗、带宽等为目标正向驱动封装-互连-材料协同选型，并以多物理场仿真结果反向约束架构布局与工艺窗口，同时借助跨尺度建模实现关键参数的双向传递与快速收敛。展望未来，指出需进一步融合人工智能驱动的下一代电子设计自动化（EDA）工具链，推动从设计协同向标准化的生态协同迈进，为芯粒及三维集成电路（3D IC）的高可靠性演进提供物理支撑。
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张墅野, 胡星宇, 何鹏. 多学科协同机械跨界驱动异构集成应用*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90002-.
ZHANG Shuye, HU Xingyu, HE Peng. Multidisciplinary Collaborative and Cross-Domain Mechanical Driven Heterogeneous Integration Applications[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90002-.
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抑制剂分子结构对电沉积铜镀层电学性能的影响*
张耿华, 高丽茵, 曾方元, 刘志权
考察了线性聚乙二醇（PEG）、芳香族空间位阻型抑制剂（NP-40）以及环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物（EO-PO）3种分子量相同但分子结构不同的非离子抑制剂。电化学分析结果表明，尽管在不添加加速剂SPS的情况下各组分的极化行为相似，但在共添加SPS的条件下极化行为出现显著差异，CV曲线结果表明，抑制剂极化能力由强到弱分别为NP-40、EO-PO、PEG。进一步对在抑制剂与SPS共存条件下制备的铜镀层进行了微观组织表征、杂质测试和电学性能测试。EO-PO样品对应镀层具有相对较小的平均晶粒尺寸，同时表现出较大的电阻率和较高的杂质含量；经过150 ℃退火后该镀层出现显著的晶粒长大现象，这一现象应该源于细晶组织具备的较高的晶粒生长驱动力，其作用强度远超杂质元素的晶界钉扎效应，使得杂质的钉扎作用被掩盖。但值得注意的是，在退火过程的电阻率演变规律中，杂质元素仍是不可忽略的重要控制因素。相比之下，NP-40样品在具有最佳抑制能力的同时还能保持相对较低的电阻率和杂质残留。这些发现为合理设计用于先进铜互连电沉积的抑制剂提供了理论基础，有助于提高铜镀层的电学性能。
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张耿华, 高丽茵, 曾方元, 刘志权. 抑制剂分子结构对电沉积铜镀层电学性能的影响*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90003-.
ZHANG Genghua, GAO Liyin, ZENG Fangyuan, LIU Zhiquan. Effect of Inhibitor Molecular Structure on the Electrical Properties of Electrodeposited Copper Plating[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90003-.
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面向异质异构集成的光控解键合技术研究进展*
岳聚民, 王方成, 孙蓉, 张国平, 刘强
随着摩尔定律的发展逐渐趋缓，异质异构集成技术成为延续系统性能提升、实现功能多样性的关键途径。2.5D/3D集成和晶圆级封装等先进封装技术依赖于芯片的超薄化处理，其中临时键合与解键合工艺直接影响集成系统良率与可靠性。近年来，光控解键合技术因其非接触、低应力、能量局域可控等优势受到广泛关注。系统综述了激光解键合、光子解键合与光可逆解键合3种主流光控解键合技术的基本原理、材料体系与工艺特性，总结了其最新研究进展，并从能量控制方式、热影响、工艺兼容性等方面对各项技术进行了综合比对，探讨了其面临的技术挑战与未来发展趋势，期望为高性能异质集成系统的先进封装工艺选择提供参考。
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岳聚民, 王方成, 孙蓉, 张国平, 刘强. 面向异质异构集成的光控解键合技术研究进展*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90004-.
YUE Jumin, WANG Fangcheng, SUN Rong, ZHANG Guoping, LIU Qiang. Research Progress on Light-Controlled Debonding Technology for Heterogeneous Integration[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90004-.
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功率器件封装中电沉积铜阵列形貌与应用的研究
张艺豪, 张景辉, 王奉祎, 江贤达, 陈宏涛
为提高功率器件封装中Cu-Cu直接键合界面的低温连接质量，采用双连续微乳液电沉积法制备不同形貌的铜阵列，研究沉积电压和铜盐浓度对阵列形貌及键合性能的影响。结果表明，随着沉积电压或铜盐浓度升高，铜沉积形貌由连续薄层逐步演化为颗粒状、柱状团聚和枝晶结构，表面粗糙度与孔隙率同步增大。其键合强度受孔隙连通性、界面连续性和结构互锁程度的共同控制。在260 ℃、10 MPa、15 min的热压键合条件下，柱状团聚阵列界面连续性较好，且压溃互锁明显，因此强度最高；颗粒化阵列易形成连通未键合带，在3种铜阵列中强度最低；枝晶阵列则受高孔隙率和局部低致密区限制，表现为中等强度。
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张艺豪, 张景辉, 王奉祎, 江贤达, 陈宏涛. 功率器件封装中电沉积铜阵列形貌与应用的研究[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90005-.
ZHANG Yihao, ZHANG Jinghui, WANG Fengyi, JIANG Xianda, CHEN Hongtao. Morphology and Application of Electrodeposited Copper Arrays in Power Device Packaging[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90005-.
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面向异质异构集成的表面活化室温键合研究进展*
安佰涛, 李均铭, 邵耳尼, 马岩, 白玉斐, 牛帆帆, 王晨曦
针对后摩尔时代异质异构集成面临的热失配挑战，表面活化键合（SAB）技术凭借其独特的室温连接优势，为实现高性能异质互连提供了关键支撑。探讨了标准型SAB技术利用高能粒子束溅射刻蚀暴露原子悬挂键的成键机理；归纳了针对氧化硅及一些宽禁带半导体材料开发的拓展SAB、组合SAB等改进SAB工艺。总结了该技术在高性能氮化镓散热结构、声表面波滤波器、亚微米级三维互连及微机电系统封装中的应用成效。SAB通过极低热预算工艺有效规避了异质材料间的残余应变，实现了低热阻、高强度的原子级界面重构。作为消除材料物理壁垒、提升系统功能密度的核心底层技术，SAB为实现高性能计算与人工智能芯片的异质异构集成提供了关键支撑。
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安佰涛, 李均铭, 邵耳尼, 马岩, 白玉斐, 牛帆帆, 王晨曦. 面向异质异构集成的表面活化室温键合研究进展*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90006-.
AN Baitao, LI Junming, SHAO Erni, MA Yan, BAI Yufei, NIU Fanfan, WANG Chenxi. Advances in Surface Activated Room Temperature Bonding for Heterogeneous Integration[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90006-.
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高流量声流控芯片的异质集成键合研究
曹昌铭, 冉康, 李亚飞, 鲍天宇, 袁梓耀, 李琰, 叶素, 刘威, 安荣
声流控芯片技术广泛应用于生物医学、环境监测等领域，其典型应用场景是微颗粒分离。聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道和铌酸锂谐振器的异质集成键合是制造声流控芯片的关键技术，其核心挑战在于解决键合强度不足导致的界面处液体泄漏问题。为此，利用高密度微波等离子体源实现PDMS与铌酸锂之间的高强度等离子体活化键合。泄漏测试结果表明，基于高强度等离子体活化键合技术制备的声流控芯片的最大流量较现有文献报道的最佳值提升125%，达到270 μL/min，这为实现声流控芯片的高流量操作奠定了关键基础。进一步，基于该声流控芯片构建了声流控微颗粒精准分离系统，该系统成功分离直径为3 μm和5 μm的聚苯乙烯微球，分离效率分别达79.4%和89.5%。
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曹昌铭, 冉康, 李亚飞, 鲍天宇, 袁梓耀, 李琰, 叶素, 刘威, 安荣. 高流量声流控芯片的异质集成键合研究[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90007-.
CAO Changming, RAN Kang, LI Yafei, BAO Tianyu, YUAN Ziyao, LI Yan, YE Su, LIU Wei, AN Rong. Research on Heterogeneous Integration Bonding of High-Flow-Rate Acoustofluidic Chips[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90007-.
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离子辐照下本征GaN晶格热导率退化的分子动力学研究*
赵改福, 费肖禹, 刘太巧, 周娥, 唐曦, 杨树, 黄森, 赵骏磊, 张召富
氮化镓（GaN）作为高功率电子器件的重要宽禁带半导体材料，其晶格热输运性能直接关系到器件散热能力、可靠性与长期服役稳定性。在离子辐照环境下，辐照诱导缺陷将改变材料的微观结构，进而导致晶格热导率下降。采用分子动力学（MD）方法模拟GaN的辐照损伤过程，并基于非平衡分子动力学（NEMD）方法计算其晶格热导率。通过计算晶格热导率变化并结合声子态密度（PDOS）分析，探讨辐照缺陷对热输运的影响。结果表明，辐照产生的点缺陷会增强声子散射效应；基于玻尔兹曼输运方程分析可知，该效应会缩短声子平均自由程，使GaN晶格热导率下降。同时，不同晶向上的损伤差异改变了GaN原有的晶格热输运各向异性。研究结果从原子尺度揭示了离子辐照环境下GaN晶格热导率退化机制，可为辐照环境下高功率电子器件热设计提供理论参考。
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赵改福, 费肖禹, 刘太巧, 周娥, 唐曦, 杨树, 黄森, 赵骏磊, 张召富. 离子辐照下本征GaN晶格热导率退化的分子动力学研究*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90008-.
ZHAO Gaifu, FEI Xiaoyu, LIU Taiqiao, ZHOU E, TANG Xi, YANG Shu, HUANG Sen, ZHAO Junlei, ZHANG Zhaofu. Molecular Dynamics Study of the Degradation of Intrinsic GaN Lattice Thermal Conductivity Under Ion Irradiation[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90008-.
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面向信号处理链路的混合键合设备发展趋势与对比分析
曾丽娟, 陈容
随着后摩尔时代的到来，封装技术演进路径不断朝着2.5D/3D封装推进，同时也为我国在特定领域实现技术跟跑乃至并跑提供了历史性机遇。国内外混合键合技术不断突破，已有索尼、三星、Intel等知名厂家推出基于混合键合的2.5D/3D封装产品，但是由于其设备成本高昂和研发难度大，因此并未被广泛使用。聚焦信号处理链路对高密度、低损耗、高带宽互连的核心需求，梳理了关键互连技术不断向更小间距、更小凸点直径发展的路线，并从设备技术角度剖析了混合键合的发展趋势与技术瓶颈。
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曾丽娟, 陈容. 面向信号处理链路的混合键合设备发展趋势与对比分析[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90009-.
ZENG Lijuan, CHEN Rong. Development Trend and Comparative Analysis of Hybrid Bonding Equipment for Signal Processing Chains[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90009-.
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大尺寸超薄碳化硅晶圆制备技术研究及其先进封装应用*
喻志奎, 朱一新, 万青
随着AI芯片和第三代半导体等领域的快速发展，碳化硅（SiC）正向大尺寸和超薄化方向演进。但SiC具有莫氏硬度高、脆性大、对磨削损伤敏感和大尺寸晶圆厚度均匀性难控制等特点，传统减薄易引发翘曲、裂纹和破片。为此，提出一种基于室温临时键合与精密减薄的大尺寸超薄SiC晶圆制备技术。该技术适配6、8英寸晶圆，并在8英寸SiC晶圆上实验验证了25~150 μm范围内厚度的可控制备，总厚度偏差（TTV）≤3.0 μm，表面粗糙度（Ra）≤2.0 nm。测试结果表明，所制备的8英寸超薄SiC晶圆厚度为29.5~31.6 μm，TTV=2.1 μm，Ra=1.61 nm，验证了该技术在大尺寸、超薄化和高平整度加工方面的可行性。
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喻志奎, 朱一新, 万青. 大尺寸超薄碳化硅晶圆制备技术研究及其先进封装应用*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90010-.
YU Zhikui, ZHU Yixin, WAN Qing. Fabrication Technology of Large-Size Ultra-Thin Silicon Carbide Wafers and Applications in Advanced Packaging[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90010-.
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基于铜互连微结构调控的混合键合技术研究进展*
潘兴亚, 师璐, 梁兆蓝, 黄文峰, 仲艳, 吴蕴雯, 曾小勤
随着集成电路与先进封装技术的快速发展，混合键合技术在实现高密度互连、低信号延迟和低功耗方面具有显著优势，已成为超越摩尔定律的关键路径之一。然而，为实现高质量、低热预算的铜-铜键合，仍需克服低温下界面空洞、氧化与扩散不足等挑战。系统综述近年来混合键合铜互连中表面处理与微结构优化的研究进展，并展望其在实现低温、可靠混合键合的发展趋势，为未来高密度互连技术的研发与应用提供理论参考与技术支撑。
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潘兴亚, 师璐, 梁兆蓝, 黄文峰, 仲艳, 吴蕴雯, 曾小勤. 基于铜互连微结构调控的混合键合技术研究进展*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90011-.
PAN Xingya, SHI Lu, LIANG Zhaolan, HUANG Wenfeng, ZHONG Yan, WU Yunwen, ZENG Xiaoqin. Research Progress on Hybrid Bonding Technology Based on Copper Interconnect Microstructure Control[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90011-.
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芯片级大面积低温铜烧结互连性能研究*
陈振明;闫海东;章永飞;李万里
针对大面积芯片封装中低温铜烧结所面临的有机物残留率高与致密化不足等问题，提出了预干燥-快速有压烧结的工艺，实现了有机物热分解排出与烧结致密化过程的有效分离。通过优化烧结温度与压力，可在低温下获得致密均匀的烧结结构。形貌分析结果显示，烧结铜中心与边缘孔隙率差异较小，界面连接良好；热阻测试结果表明，采用铜烧结工艺连接的IGBT芯片，在低温烧结条件下其结壳热阻低于采用银烧结工艺的对照组。实验结果证实了低温大面积铜烧结在力学与热学性能上的优势，为大面积芯片的高可靠性、低成本封装提供了一条可行的技术路径。
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陈振明;闫海东;章永飞;李万里. 芯片级大面积低温铜烧结互连性能研究*[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90201-.
CHEN Zhenming, YAN Haidong, ZHANG Yongfei, LI Wanli. Research on Chip-Level Large-Area Low-Temperature Copper Sintering Interconnect Performance[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90201-.
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一种面向高压DCDC转换器的片内LDO设计
蔡明格
针对高压DCDC转换器的应用需求，设计了一种可切换供电电源的片内LDO电路。设计的LDO电路架构由带隙基准电路与LDO电路2部分组成。采用带隙基准电路产生一个与温度无关的基准电压，基准电压输送到LDO中为DCDC转换器产生一个稳定的内部电源。带隙基准电路采用大电阻降压，可有效降低电路功耗。LDO电路设计了供电电源切换电路，能够根据外部电压切换供电电源，从而有效提高LDO电路的效率。仿真结果表明，在5~65 V的输入电压范围内，LDO的输出为3.4 V。在-40~125 ℃的温度范围内，LDO的温度系数为10.71×10-6℃-1。LDO的增益为69.25 dB，相位裕度为85.64°。采用供电电源切换电路提高电路性能，由输入电压供电时，线性调整率为71.85 μV·V-1，功耗为14.76 μW；由外接电源供电时，线性调整率为44.94 μV·V-1，功耗为16.85 μW。
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蔡明格. 一种面向高压DCDC转换器的片内LDO设计[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90301-.
CAI Mingge. Design of an on-Chip LDO for High-Voltage DCDC Converters[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90301-.
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一种平衡式S波段内匹配功率放大器设计方法
李飞, 刘明东, 景少红, 钟世昌, 董翰成
提出了一种S波段平衡式功率放大器的设计方法。开展了内匹配电路的设计、功率合成以及测试等研究工作。GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件的射频参数由负载牵引系统测定以实现大功率、高效率阻抗匹配，匹配电路使用高介电常数介质板材制作并结合GaN工艺实现放大器的小型化与高性能。在漏极工作电压为43 V、脉宽为100 μs、占空比为15%、频率为2.7~3.5 GHz的工作条件下，结合匹配电路仿真结果，采用对称电路非对称调试技术对电路实测性能进行优化，并对Lange桥端口阻抗进行精准仿真设计，获得器件带内脉冲输出功率大于350 W，最高输出功率达到389 W，功率附加效率（PAE）大于62.5%，最大PAE为69%。凭借高效率低热耗性能，论证了高压下大功率放大器的可靠性。
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李飞, 刘明东, 景少红, 钟世昌, 董翰成. 一种平衡式S波段内匹配功率放大器设计方法[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90302-.
LI Fei, LIU Mingdong, JING Shaohong, ZHONG Shichang, DONG Hancheng. Design Method for Balanced S-Band Internal Matching Power Amplifier[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(9): 90302-.
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电化学图灵模式的时空调制：玻璃通孔的自底向上铜沉积
冯磊，孙建军
在先进封装领域，玻璃通孔（TGV）技术被视为继硅通孔（TSV）之后实现芯片垂直电互连的最具前景的封装方案之一。根据封装工艺需求，通孔（基板）或盲孔（中介层）电镀填充均为TGV可选技术路径。对于通孔，通常先在其腰部区域使金属桥接，将原通孔转变为2个盲孔再完成填充。对于盲孔，则通过类似TSV的工艺先完成填充再进行背面减薄。因此，如何在玻璃盲孔中实现均匀、无缺陷的自底向上铜填充，是玻璃基垂直互连面临的关键共性问题。
2026年第26卷第9期
pp.090601
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冯磊，孙建军. 电化学图灵模式的时空调制：玻璃通孔的自底向上铜沉积[J]. 电子与封装, 2026, 26(9): 90601-.
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