Índex
1. Coll d'ampolla de dissipació de calor en xips d'IA i l'avenç dels materials de carbur de silici
2. Característiques i avantatges tècnics dels substrats de carbur de silici
3. Plans estratègics i desenvolupament col·laboratiu per part de NVIDIA i TSMC
4.Camí d'implementació i principals reptes tècnics
5. Perspectives de mercat i expansió de la capacitat
6. Impacte en la cadena de subministrament i el rendiment de les empreses relacionades
7. Aplicacions àmplies i mida general del mercat del carbur de silici
8. Solucions personalitzades i assistència de productes de XKH
El coll d'ampolla de dissipació de calor dels futurs xips d'IA s'està superant amb materials de substrat de carbur de silici (SiC).
Segons informes de mitjans estrangers, NVIDIA té previst substituir el material del substrat intermedi en el procés d'encapsulat avançat CoWoS dels seus processadors de nova generació per carbur de silici. TSMC ha convidat els principals fabricants a desenvolupar conjuntament tecnologies de fabricació per a substrats intermedis de SiC.
El motiu principal és que la millora del rendiment dels xips d'IA actuals ha trobat limitacions físiques. A mesura que augmenta la potència de la GPU, la integració de múltiples xips en interpositors de silici genera demandes de dissipació de calor extremadament elevades. La calor generada dins dels xips s'acosta al seu límit i els interpositors de silici tradicionals no poden abordar aquest repte de manera eficaç.
Els processadors NVIDIA canvien els materials de dissipació de calor! La demanda de substrats de carbur de silici està a punt d'explotar! El carbur de silici és un semiconductor de banda prohibida àmplia i les seves propietats físiques úniques li donen avantatges significatius en entorns extrems amb alta potència i alt flux de calor. En un encapsulat avançat de GPU, ofereix dos avantatges principals:
1. Capacitat de dissipació de calor: la substitució dels interpositors de silici per interpositors de SiC pot reduir la resistència tèrmica en gairebé un 70%.
2. Arquitectura d'energia eficient: el SiC permet la creació de mòduls reguladors de voltatge més eficients i petits, escurçant significativament les vies de subministrament d'energia, reduint les pèrdues de circuit i proporcionant respostes de corrent dinàmic més ràpides i estables per a càrregues de computació d'IA.
Aquesta transformació té com a objectiu abordar els reptes de dissipació de calor causats per l'augment continu de la potència de la GPU, proporcionant una solució més eficient per als xips de computació d'alt rendiment.
La conductivitat tèrmica del carbur de silici és de 2 a 3 vegades superior a la del silici, cosa que millora eficaçment l'eficiència de la gestió tèrmica i resol els problemes de dissipació de calor en xips d'alta potència. El seu excel·lent rendiment tèrmic pot reduir la temperatura d'unió dels xips de GPU en 20-30 °C, millorant significativament l'estabilitat en escenaris d'alta computació.
Camí d'implementació i reptes
Segons fonts de la cadena de subministrament, NVIDIA implementarà aquesta transformació de materials en dos passos:
•2025-2026: La GPU Rubin de primera generació encara utilitzarà interpositors de silici. TSMC ha convidat els principals fabricants a desenvolupar conjuntament la tecnologia de fabricació d'interpositors de SiC.
• 2027: Els interpositors de SiC s'integraran oficialment en el procés d'envasament avançat.
Tanmateix, aquest pla s'enfronta a molts reptes, sobretot en els processos de fabricació. La duresa del carbur de silici és comparable a la del diamant, cosa que requereix una tecnologia de tall extremadament alta. Si la tecnologia de tall és inadequada, la superfície de SiC es pot ondular, fent-la inutilitzable per a envasos avançats. Fabricants d'equips com el japonès DISCO estan treballant per desenvolupar nous equips de tall per làser per abordar aquest repte.
Perspectives de futur
Actualment, la tecnologia d'interpositors SiC s'utilitzarà primer en els xips d'IA més avançats. TSMC té previst llançar un CoWoS amb retícula 7x el 2027 per integrar més processadors i memòria, augmentant l'àrea de l'interpositor a 14.400 mm², cosa que impulsarà una major demanda de substrats.
Morgan Stanley preveu que la capacitat mensual global d'envasament CoWoS augmentarà de 38.000 oblies de 12 polzades el 2024 a 83.000 el 2025 i 112.000 el 2026. Aquest creixement impulsarà directament la demanda d'interpositors de SiC.
Tot i que els substrats de SiC de 12 polzades són actualment cars, s'espera que els preus disminueixin gradualment fins a nivells raonables a mesura que la producció en massa augmenti i la tecnologia maduri, creant les condicions per a aplicacions a gran escala.
Els interpositors de SiC no només resolen els problemes de dissipació de calor, sinó que també milloren significativament la densitat d'integració. L'àrea dels substrats de SiC de 12 polzades és gairebé un 90% més gran que la dels substrats de 8 polzades, cosa que permet que un sol interpositor integri més mòduls Chiplet, donant suport directament als requisits d'empaquetament CoWoS de retícula 7x d'NVIDIA.
TSMC està col·laborant amb empreses japoneses com DISCO per desenvolupar tecnologia de fabricació d'interpositors de SiC. Un cop estiguin instal·lats els nous equips, la fabricació d'interpositors de SiC es desenvoluparà amb més fluïdesa, i es preveu que l'entrada en envasos avançats sigui el 2027.
Impulsades per aquesta notícia, les accions relacionades amb el SiC van tenir un bon rendiment el 5 de setembre, amb un índex que va pujar un 5,76%. Empreses com Tianyue Advanced, Luxshare Precision i Tiantong Co. van arribar al límit diari, mentre que Jingsheng Mechanical & Electrical i Yintang Intelligent Control van pujar més d'un 10%.
Segons el Daily Economic News, per millorar el rendiment, NVIDIA té previst substituir el material de substrat intermedi del procés d'encapsulat avançat CoWoS per carbur de silici en el seu pla de desenvolupament de processadors Rubin de nova generació.
La informació pública mostra que el carbur de silici posseeix excel·lents propietats físiques. En comparació amb els dispositius de silici, els dispositius de SiC ofereixen avantatges com ara una alta densitat de potència, una baixa pèrdua de potència i una estabilitat excepcional a altes temperatures. Segons Tianfeng Securities, la cadena industrial de SiC aigües amunt implica la preparació de substrats de SiC i oblies epitaxials; la cadena intermèdia inclou el disseny, la fabricació i l'embalatge/prova de dispositius d'alimentació de SiC i dispositius de RF.
Aigües avall, les aplicacions del SiC són extenses i cobreixen més de deu indústries, com ara vehicles de nova energia, fotovoltaica, fabricació industrial, transport, estacions base de comunicacions i radar. Entre aquestes, l'automoció es convertirà en el principal camp d'aplicació del SiC. Segons Aijian Securities, el 2028, el sector de l'automoció representarà el 74% del mercat mundial de dispositius de SiC d'energia.
Pel que fa a la mida general del mercat, segons Yole Intelligence, el mercat mundial de substrats de SiC conductors i semiaïllants va ser de 512 milions i 242 milions, respectivament, el 2022. Es preveu que, el 2026, la mida del mercat mundial de SiC arribarà als 2.053 milions, amb unes mides de mercat de substrats de SiC conductors i semiaïllants d'1.620 milions i 433 milions de dòlars, respectivament. Es preveu que les taxes de creixement anual compostes (CAGR) per als substrats de SiC conductors i semiaïllants del 2022 al 2026 siguin del 33,37% i del 15,66%, respectivament.
XKH s'especialitza en el desenvolupament personalitzat i les vendes globals de productes de carbur de silici (SiC), oferint una gamma completa de mides de 2 a 12 polzades per a substrats de carbur de silici conductors i semiaïllants. Admetem la personalització personalitzada de paràmetres com l'orientació del cristall, la resistivitat (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) i el gruix (350–2000 μm). Els nostres productes s'utilitzen àmpliament en camps d'alta gamma, com ara vehicles de nova energia, inversors fotovoltaics i motors industrials. Aprofitant un sistema robust de cadena de subministrament i un equip d'assistència tècnica, garantim una resposta ràpida i un lliurament precís, ajudant els clients a millorar el rendiment dels dispositius i optimitzar els costos del sistema.
Data de publicació: 12 de setembre de 2025