分解解决了一些问题，但也产生了新的问题。
在最先进节点上开发芯片的成本和复杂性不断上升，迫使许多芯片制造商开始将芯片拆分成多个部分，并非所有部分都需要前沿节点。挑战在于如何将这些支离破碎的碎片重新组合起来。
当一个复杂的系统被集成在一块硅片上时，最终的产品是组件设备的热预算限制之间的妥协。
3 d与非例如，需要高温多晶硅，但所需的温度会降低CMOS逻辑的性能。
将内存和逻辑分解到单独的晶圆上，使制造商能够独立地优化每种技术。随着传感器、收发器和其他非cmos元件的加入，异构集成变得更具吸引力。
问题是如何把所有的碎片连接起来。单片集成依赖于完善的后端(BEOL)金属化过程。当组件单独包装时，制造商转向球栅阵列和类似的设计。但当两个或更多的模具被组装成一个封装时，用于连接它们的工艺位于两者之间的一个模糊的中间地带。
许多系统封装设计依赖于焊接连接。取放工具在中间片上或直接在目标晶圆上放置预碰撞的单晶模。回流焊炉在一个高通量步骤中完成焊接键合。较软的焊料材料也可以作为柔顺层，平滑高度变化，否则可能会降低键合质量。
不幸的是，基于焊接的技术无法扩展到图像传感器、高带宽内存和类似应用所需的高密度连接。焊接过程压平并挤压焊锡凸点，因此最终的焊接面积略大于凸点间距。当间距降低时，就没有足够的空间来焊接坚固的连接。在工作了在2019年国际晶圆级封装会议上，高桂莲和Xperi的同事估计，基于焊接的集成的最小可行间距约为40微米。
Cu-Sn焊点受到机械性能差的进一步限制，导致裂纹、疲劳失效和电迁移。该行业正在寻找一种替代性的固态键合技术，以促进进一步的间距缩放，但没有多少工艺可以与焊接键合的高速、低成本和灵活性相匹配。
例如，无论选择何种键合方案，都必须能够适应键合垫和中间体的高度变化。过程温度也必须足够低，以保护设备堆栈的所有组件。当包装方案涉及多层插入器而附加的芯片，基础层面临着特别具有挑战性的热要求。每一层以上的基础可能需要一个单独的粘合步骤。
一种被提出的替代方法是铜-铜直接键合，具有简单的优点。由于没有中间层，温度和压力将顶部和底部垫熔合成一块金属，从而实现最坚固的连接。这就是热压键的原理。一个模具上的铜柱与第二个模具上的垫相匹配。热和压力推动界面扩散，形成永久键。300ºC范围内的典型温度软化了铜，使两个表面相互吻合。然而，热压键合需要15到60分钟，并且需要控制气氛以防止铜氧化。
干净的表面会粘在一起
另一种紧密相关的技术，混合键合，试图通过将金属嵌入介电层来防止氧化。在一个让人联想到晶圆互连金属化的大马士革过程中，电镀铜填充在电介质上切割的孔中。CMP去除多余的铜，留下相对于电介质凹进去的键合垫。将两个电介质表面接触会产生临时的键合。
在2019年IEEE电子元件和技术会议上，Leti的研究人员展示了他们的工作证明了利用水滴来促进排列。Xperi组解释这种结合足够强大，允许制造商组装一个完整的多芯片堆栈。
电介质键封装铜，防止氧化，并允许键合设备使用环境气氛。为了形成永久粘结，制造商采用了利用铜的较大热膨胀系数的退火方法。受到介电介质的限制，铜被迫在其自由表面膨胀，弥合了两个模具之间的间隙。然后铜扩散形成永久的冶金键。在一个复杂的堆叠中，一个简单的退火步骤可以一次将所有的组件芯片结合在一起。在没有天然氧化物或其他阻挡物的情况下，相对较低的退火温度就足够了。
键合垫的高度由CMP确定，CMP是一种成熟的、控制良好的工艺。由于所有这些原因，晶圆到晶圆混合键合已经在图像传感器等应用中应用了好几年。晶圆到晶圆键合应用要求晶圆之间的衬垫对齐，并依赖于高器件产量来最大限度地减少损失。两个晶圆上有缺陷的芯片不太可能对齐，因此一个晶圆上的缺陷可能会导致匹配晶圆上相应的良好芯片的丢失。
芯片到晶圆和芯片到中间体的混合键合可以潜在地打开更大的应用空间，允许在单个封装中实现复杂的异构系统。然而，这些应用程序还需要更复杂的流程流。虽然晶片到晶片和晶片到晶片(或中间体)工艺对CMP步骤和键合本身提出了类似的要求，但处理CMP后的单晶芯片更具挑战性。生产线必须能够控制由固有的混乱的单点步骤产生的颗粒，避免空隙和其他粘接缺陷。
相关的
混合键合的阴暗面
这种方法提供了巨大的性能提升，但仍然存在缺陷。
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自从索尼第一次开始使用Ziptronix开发的Cu - Cu扩散键合来制造他们的相机模块以来，已经有6年多了。随后，这项技术的所有权易手。当模具堆叠(以模拟HBM)时，在例如10 um I/O间距时，配准误差和产量是什么?缺陷和根本原因是什么?2步Cu - Cu接头的形成对CMP ed表面的共面性和洁净度有多敏感?HBM制造商(Sam, SK)继续使用Cu - Sn u柱热压键合，即使更细的间距Cu - Cu对他们来说有很大的意义。虽然英特尔，台积电等现在已经在他们的路线图中有了间距为10 um左右的混合Cu - Cu，但他们不能放弃Cu - Sn uPillar FC(四分之一世纪以来，我们在摩托罗拉发明了它，并将其用于手机的机器人HVM)，未来几年都不会。