Índice
1. O pescozo de botella na disipación de calor nos chips de IA e o avance dos materiais de carburo de silicio
2. Características e vantaxes técnicas dos substratos de carburo de silicio
3. Plans estratéxicos e desenvolvemento colaborativo por parte de NVIDIA e TSMC
4.Ruta de implementación e principais desafíos técnicos
5. Perspectivas de mercado e expansión da capacidade
6. Impacto na cadea de subministración e no rendemento das empresas relacionadas
7. Aplicacións amplas e tamaño xeral do mercado do carburo de silicio
8. Solucións personalizadas e soporte de produtos de XKH
O colo de botella de disipación de calor dos futuros chips de IA está a ser superado por materiais de substrato de carburo de silicio (SiC).
Segundo informes de medios estranxeiros, NVIDIA planea substituír o material de substrato intermedio no proceso de empaquetado avanzado CoWoS dos seus procesadores de próxima xeración por carburo de silicio. TSMC convidou a importantes fabricantes a desenvolver conxuntamente tecnoloxías de fabricación para substratos intermedios de SiC.
A razón principal é que a mellora do rendemento dos chips de IA actuais atopou limitacións físicas. A medida que aumenta a potencia da GPU, a integración de varios chips en interpositores de silicio xera demandas de disipación de calor extremadamente elevadas. A calor xerada dentro dos chips está a chegar ao seu límite e os interpositores de silicio tradicionais non poden abordar este desafío de forma eficaz.
Os procesadores NVIDIA cambian os materiais de disipación de calor! A demanda de substratos de carburo de silicio está a piques de explotar! O carburo de silicio é un semicondutor de banda prohibida ampla e as súas propiedades físicas únicas confírenlle vantaxes significativas en contornas extremas con alta potencia e alto fluxo de calor. No empaquetado avanzado da GPU, ofrece dúas vantaxes principais:
1. Capacidade de disipación da calor: a substitución dos interpositores de silicio por interpositores de SiC pode reducir a resistencia térmica en case un 70 %.
2. Arquitectura de enerxía eficiente: o SiC permite a creación de módulos reguladores de tensión máis eficientes e pequenos, acurtando significativamente as rutas de subministración de enerxía, reducindo as perdas nos circuítos e proporcionando respostas de corrente dinámica máis rápidas e estables para cargas de computación de IA.
Esta transformación ten como obxectivo abordar os desafíos de disipación de calor causados polo aumento continuo da potencia da GPU, proporcionando unha solución máis eficiente para os chips de computación de alto rendemento.
A condutividade térmica do carburo de silicio é de 2 a 3 veces maior que a do silicio, o que mellora eficazmente a eficiencia da xestión térmica e resolve os problemas de disipación de calor en chips de alta potencia. O seu excelente rendemento térmico pode reducir a temperatura de unión dos chips da GPU entre 20 e 30 °C, o que mellora significativamente a estabilidade en escenarios de alta computación.
Camiño de implementación e desafíos
Segundo fontes da cadea de subministración, NVIDIA implementará esta transformación de materiais en dous pasos:
•2025-2026: A GPU Rubin de primeira xeración seguirá empregando interpositores de silicio. TSMC convidou a importantes fabricantes a desenvolver conxuntamente a tecnoloxía de fabricación de interpositores de SiC.
• 2027: Os interpositores de SiC integraranse oficialmente no proceso de empaquetado avanzado.
Non obstante, este plan enfronta moitos desafíos, especialmente nos procesos de fabricación. A dureza do carburo de silicio é comparable á do diamante, o que require unha tecnoloxía de corte extremadamente avanzada. Se a tecnoloxía de corte é inadecuada, a superficie de SiC pode ondularse, o que a fai inutilizable para envases avanzados. Fabricantes de equipos como a xaponesa DISCO están a traballar no desenvolvemento de novos equipos de corte por láser para abordar este desafío.
Perspectivas futuras
Actualmente, a tecnoloxía de interposición de SiC empregarase primeiro nos chips de IA máis avanzados. TSMC planea lanzar un CoWoS con retícula 7x en 2027 para integrar máis procesadores e memoria, aumentando a área do interposición a 14.400 mm², o que impulsará unha maior demanda de substratos.
Morgan Stanley prevé que a capacidade mensual global de empaquetado de CoWoS aumentará de 38 000 obleas de 12 polgadas en 2024 a 83 000 en 2025 e 112 000 en 2026. Este crecemento impulsará directamente a demanda de interpositores de SiC.
Aínda que os substratos de SiC de 12 polgadas son actualmente caros, espérase que os prezos baixen gradualmente a niveis razoables a medida que a produción en masa aumente e a tecnoloxía madure, creando condicións para aplicacións a grande escala.
Os interpositores de SiC non só resolven os problemas de disipación da calor, senón que tamén melloran significativamente a densidade de integración. A área dos substratos de SiC de 12 polgadas é case un 90 % maior que a dos substratos de 8 polgadas, o que permite que un único interpositor integre máis módulos de chiplet, o que dá soporte directamente aos requisitos de empaquetado CoWoS de retícula 7x de NVIDIA.
TSMC está a colaborar con empresas xaponesas como DISCO para desenvolver tecnoloxía de fabricación de interpositores de SiC. Unha vez que se dispoña de novos equipos, a fabricación de interpositores de SiC desenvolverase con maior fluidez, e a primeira entrada no mercado de envases avanzados espérase para 2027.
Impulsadas por esta noticia, as accións relacionadas co SiC tiveron un bo rendemento o 5 de setembro, cun índice que subiu un 5,76 %. Empresas como Tianyue Advanced, Luxshare Precision e Tiantong Co. alcanzaron o límite diario de subida, mentres que Jingsheng Mechanical & Electrical e Yintang Intelligent Control subiron máis dun 10 %.
Segundo o Daily Economic News, para mellorar o rendemento, NVIDIA planea substituír o material de substrato intermedio no proceso de empaquetado avanzado CoWoS por carburo de silicio no seu plan de desenvolvemento do procesador Rubin de próxima xeración.
A información pública demostra que o carburo de silicio posúe excelentes propiedades físicas. En comparación cos dispositivos de silicio, os dispositivos de SiC ofrecen vantaxes como unha alta densidade de potencia, baixa perda de potencia e unha excepcional estabilidade a altas temperaturas. Segundo Tianfeng Securities, a cadea industrial de SiC augas arriba implica a preparación de substratos de SiC e obleas epitaxiais; a cadea intermedia inclúe o deseño, a fabricación e o empaquetado/probas de dispositivos de alimentación de SiC e dispositivos de RF.
Nas industrias posteriores, as aplicacións do SiC son extensas e abarcan máis de dez sectores, como os vehículos de novas enerxías, a fotovoltaica, a fabricación industrial, o transporte, as estacións base de comunicacións e o radar. Entre estes, a automoción converterase no principal campo de aplicación do SiC. Segundo Aijian Securities, para 2028, o sector da automoción representará o 74 % do mercado mundial de dispositivos de SiC de enerxía.
En termos do tamaño xeral do mercado, segundo Yole Intelligence, o tamaño do mercado global de substratos de SiC condutores e semiillantes foi de 512 millóns e 242 millóns, respectivamente, en 2022. Proxéctase que, para 2026, o tamaño do mercado global de SiC alcanzará os 2.053 millóns, cos mercados de substratos de SiC condutores e semiillantes que alcanzarán os 1.620 millóns e os 433 millóns de dólares, respectivamente. Espérase que as taxas de crecemento anual compostas (CAGR) para os substratos de SiC condutores e semiillantes de 2022 a 2026 sexan do 33,37 % e do 15,66 %, respectivamente.
XKH especialízase no desenvolvemento personalizado e nas vendas globais de produtos de carburo de silicio (SiC), ofrecendo unha gama completa de tamaños de 2 a 12 polgadas para substratos de carburo de silicio condutores e semiillantes. Admitimos a personalización de parámetros como a orientación do cristal, a resistividade (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) e o grosor (350–2000 μm). Os nosos produtos úsanse amplamente en campos de alta gama, incluíndo vehículos de novas enerxías, inversores fotovoltaicos e motores industriais. Aproveitando un sistema robusto de cadea de subministración e un equipo de soporte técnico, garantimos unha resposta rápida e unha entrega precisa, axudando aos clientes a mellorar o rendemento dos dispositivos e optimizar os custos do sistema.
Data de publicación: 12 de setembro de 2025