Cuprins
1. Blocajul de disipare a căldurii în cipurile AI și descoperirea materialelor din carbură de siliciu
2. Caracteristici și avantaje tehnice ale substraturilor de carbură de siliciu
3. Planuri strategice și dezvoltare colaborativă între NVIDIA și TSMC
4. Calea de implementare și principalele provocări tehnice
5. Perspective de piață și extinderea capacității
6. Impactul asupra lanțului de aprovizionare și a performanței companiilor afiliate
7. Aplicații generale și dimensiunea generală a pieței carburii de siliciu
8. Soluții personalizate și asistență pentru produse XKH
Problema de disipare a căldurii la viitoarele cipuri de inteligență artificială este depășită de materialele de substrat din carbură de siliciu (SiC).
Conform relatărilor din presa străină, NVIDIA intenționează să înlocuiască materialul substratului intermediar din procesul de ambalare avansată CoWoS al procesoarelor sale de generație următoare cu carbură de siliciu. TSMC a invitat producători majori să dezvolte împreună tehnologii de fabricație pentru substraturile intermediare SiC.
Principalul motiv este că îmbunătățirea performanței cipurilor actuale de inteligență artificială a întâmpinat limitări fizice. Pe măsură ce puterea GPU crește, integrarea mai multor cipuri în interpozitoare de siliciu generează cerințe extrem de mari de disipare a căldurii. Căldura generată în interiorul cipurilor se apropie de limită, iar interpozitoarele tradiționale de siliciu nu pot aborda eficient această provocare.
Procesoarele NVIDIA schimbă materialele de disipare a căldurii! Cererea de substraturi din carbură de siliciu este pe cale să explodeze! Carbura de siliciu este un semiconductor cu bandă interzisă largă, iar proprietățile sale fizice unice îi conferă avantaje semnificative în medii extreme cu putere mare și flux termic ridicat. Într-o capsulare avansată pentru GPU, oferă două avantaje principale:
1. Capacitatea de disipare a căldurii: Înlocuirea interpozitorilor de siliciu cu interpozitori de SiC poate reduce rezistența termică cu aproape 70%.
2. Arhitectură eficientă de alimentare: SiC permite crearea unor module de regulator de tensiune mai eficiente și mai mici, scurtând semnificativ căile de alimentare, reducând pierderile de circuit și oferind răspunsuri dinamice de curent mai rapide și mai stabile pentru sarcinile de calcul bazate pe inteligență artificială.
Această transformare își propune să abordeze provocările legate de disiparea căldurii cauzate de creșterea continuă a puterii GPU-ului, oferind o soluție mai eficientă pentru cipurile de calcul de înaltă performanță.
Conductivitatea termică a carburii de siliciu este de 2-3 ori mai mare decât cea a siliciului, îmbunătățind eficient eficiența managementului termic și rezolvând problemele de disipare a căldurii în cipurile de mare putere. Performanța sa termică excelentă poate reduce temperatura de joncțiune a cipurilor GPU cu 20-30°C, sporind semnificativ stabilitatea în scenariile de calcul înalt.
Calea de implementare și provocări
Conform surselor din lanțul de aprovizionare, NVIDIA va implementa această transformare a materialelor în doi pași:
• 2025-2026: GPU-ul Rubin de primă generație va utiliza în continuare interpozitori din siliciu. TSMC a invitat producători majori să dezvolte în comun tehnologia de fabricație a interpozitorilor SiC.
• 2027: Interpozitorii SiC vor fi integrați oficial în procesul avansat de ambalare.
Totuși, acest plan se confruntă cu numeroase provocări, în special în procesele de fabricație. Duritatea carburii de siliciu este comparabilă cu cea a diamantului, necesitând o tehnologie de tăiere extrem de avansată. Dacă tehnologia de tăiere este inadecvată, suprafața SiC poate deveni ondulată, făcând-o inutilizabilă pentru ambalaje avansate. Producătorii de echipamente, precum DISCO din Japonia, lucrează la dezvoltarea de noi echipamente de tăiere cu laser pentru a aborda această provocare.
Perspective viitoare
În prezent, tehnologia interpozitorului SiC va fi utilizată pentru prima dată în cele mai avansate cipuri AI. TSMC intenționează să lanseze un CoWoS cu reticul 7x în 2027 pentru a integra mai multe procesoare și memorie, mărind suprafața interpozitorului la 14.400 mm², ceea ce va duce la o cerere mai mare de substraturi.
Morgan Stanley preconizează că capacitatea globală lunară de ambalare CoWoS va crește de la 38.000 de napolitane de 12 inci în 2024 la 83.000 în 2025 și 112.000 în 2026. Această creștere va stimula în mod direct cererea de interpozitori SiC.
Deși substraturile de SiC de 12 inci sunt în prezent scumpe, se așteaptă ca prețurile să scadă treptat la niveluri rezonabile pe măsură ce producția de masă crește și tehnologia se maturizează, creând condiții pentru aplicații la scară largă.
Interpozitoarele SiC nu numai că rezolvă problemele de disipare a căldurii, dar îmbunătățesc semnificativ și densitatea de integrare. Suprafața substraturilor SiC de 12 inci este cu aproape 90% mai mare decât cea a substraturilor de 8 inci, permițând unui singur interpozitor să integreze mai multe module Chiplet, susținând direct cerințele NVIDIA pentru împachetarea CoWoS cu reticul 7x.
TSMC colaborează cu companii japoneze precum DISCO pentru a dezvolta tehnologia de fabricație a interpozitoarelor SiC. Odată ce noile echipamente vor fi instalate, fabricarea interpozitoarelor SiC va decurge mai ușor, cea mai timpurie intrare în domeniul ambalajelor avansate fiind așteptată în 2027.
Impulsate de această veste, acțiunile legate de SiC au avut o evoluție puternică pe 5 septembrie, indicele crescând cu 5,76%. Companii precum Tianyue Advanced, Luxshare Precision și Tiantong Co. au atins limita zilnică de creștere, în timp ce Jingsheng Mechanical & Electrical și Yintang Intelligent Control au crescut cu peste 10%.
Conform Daily Economic News, pentru a îmbunătăți performanța, NVIDIA intenționează să înlocuiască materialul substratului intermediar din procesul de ambalare avansată CoWoS cu carbură de siliciu în planul său de dezvoltare a procesorului Rubin de generație următoare.
Informațiile publice arată că carbura de siliciu posedă proprietăți fizice excelente. Comparativ cu dispozitivele din siliciu, dispozitivele din SiC oferă avantaje precum densitate mare de putere, pierderi reduse de putere și stabilitate excepțională la temperaturi ridicate. Potrivit Tianfeng Securities, lanțul industrial SiC în amonte implică pregătirea substraturilor SiC și a napolitanelor epitaxiale; lanțul intermediar include proiectarea, fabricarea și ambalarea/testarea dispozitivelor de alimentare SiC și a dispozitivelor RF.
În aval, aplicațiile SiC sunt extinse, acoperind peste zece industrii, inclusiv vehicule cu energie nouă, fotovoltaică, producție industrială, transporturi, stații de bază de comunicații și radar. Printre acestea, industria auto va deveni principalul domeniu de aplicare pentru SiC. Potrivit Aijian Securities, până în 2028, sectorul auto va reprezenta 74% din piața globală a dispozitivelor SiC de putere.
În ceea ce privește dimensiunea generală a pieței, potrivit Yole Intelligence, piețele globale de substraturi SiC conductive și semiizolante au fost de 512 milioane, respectiv 242 de milioane, în 2022. Se preconizează că până în 2026, piața globală de SiC va ajunge la 2,053 miliarde, piețele de substraturi SiC conductive și semiizolante ajungând la 1,62 miliarde, respectiv 433 de milioane de dolari. Ratele anuale compuse de creștere (CAGR) pentru substraturile SiC conductive și semiizolante din 2022 până în 2026 se așteaptă să fie de 33,37%, respectiv 15,66%.
XKH este specializată în dezvoltarea personalizată și vânzările globale de produse din carbură de siliciu (SiC), oferind o gamă completă de dimensiuni de la 2 la 12 inci, atât pentru substraturi conductive, cât și semiizolante din carbură de siliciu. Acceptăm personalizarea parametrilor precum orientarea cristalului, rezistivitatea (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) și grosimea (350–2000μm). Produsele noastre sunt utilizate pe scară largă în domenii de înaltă performanță, inclusiv vehicule cu energie nouă, invertoare fotovoltaice și motoare industriale. Valorificând un sistem robust de lanț de aprovizionare și o echipă de asistență tehnică, asigurăm un răspuns rapid și o livrare precisă, ajutând clienții să îmbunătățească performanța dispozitivelor și să optimizeze costurile sistemului.
Data publicării: 12 septembrie 2025