Зміст
1. Вузьке місце розсіювання тепла в чіпах штучного інтелекту та прорив у розробці карбід-кремнієвих матеріалів
2. Характеристики та технічні переваги карбідних кремнієвих підкладок
3. Стратегічні плани та спільний розвиток NVIDIA та TSMC
4. Шлях впровадження та ключові технічні проблеми
5. Перспективи ринку та розширення потужностей
6. Вплив на ланцюг поставок та ефективність діяльності пов'язаних компаній
7. Широке застосування та загальний розмір ринку карбіду кремнію
8. Індивідуальні рішення та підтримка продуктів XKH
Вузьке місце у розсіюванні тепла майбутніх чіпів штучного інтелекту долається за допомогою матеріалів для підкладки з карбіду кремнію (SiC).
Згідно з повідомленнями іноземних ЗМІ, NVIDIA планує замінити матеріал проміжної підкладки в передовому процесі упаковки CoWoS своїх процесорів наступного покоління на карбід кремнію. TSMC запросила великих виробників спільно розробити технології виробництва проміжних підкладок SiC.
Основна причина полягає в тому, що покращення продуктивності сучасних чіпів штучного інтелекту зіткнулося з фізичними обмеженнями. Зі збільшенням потужності графічного процесора інтеграція кількох чіпів у кремнієві інтерпозери створює надзвичайно високі вимоги до тепловіддачі. Тепло, що виробляється всередині чіпів, наближається до своєї межі, і традиційні кремнієві інтерпозери не можуть ефективно вирішити цю проблему.
Процесори NVIDIA переходять на матеріали для розсіювання тепла! Попит на карбід-кремнієві підкладки стрімко зросте! Карбід кремнію — це напівпровідник із широкою забороненою зоною, а його унікальні фізичні властивості дають йому значні переваги в екстремальних умовах з високою потужністю та високим тепловим потоком. У вдосконаленому корпусі для графічних процесорів він пропонує дві основні переваги:
1. Здатність до розсіювання тепла: Заміна кремнієвих інтерпозерів на SiC-інтерпозери може зменшити тепловий опір майже на 70%.
2. Ефективна архітектура живлення: SiC дозволяє створювати ефективніші, менші модулі регуляторів напруги, значно скорочуючи шляхи подачі живлення, зменшуючи втрати в ланцюзі та забезпечуючи швидші та стабільніші динамічні реакції струму для навантажень штучного інтелекту.
Ця трансформація спрямована на вирішення проблем розсіювання тепла, спричинених постійним збільшенням потужності графічного процесора, забезпечуючи більш ефективне рішення для високопродуктивних обчислювальних чіпів.
Теплопровідність карбіду кремнію в 2-3 рази вища, ніж у кремнію, що ефективно покращує ефективність терморегуляції та вирішує проблеми розсіювання тепла у високопотужних чіпах. Його чудові теплові характеристики можуть знизити температуру переходу графічних процесорів на 20-30°C, значно підвищуючи стабільність у високопродуктивних обчислювальних сценаріях.
Шлях впровадження та труднощі
Згідно з джерелами з ланцюга поставок, NVIDIA реалізує цю трансформацію матеріалів у два етапи:
•2025-2026: Графічний процесор Rubin першого покоління все ще використовуватиме кремнієві інтерпозери. TSMC запросила великих виробників спільно розробити технологію виробництва SiC-інтерпозерів.
•2027: SiC-інтерпозери будуть офіційно інтегровані в передовий процес упаковки.
Однак цей план стикається з багатьма труднощами, особливо у виробничих процесах. Твердість карбіду кремнію порівнянна з твердістю алмазу, що вимагає надзвичайно високої технології різання. Якщо технологія різання недостатня, поверхня SiC може стати хвилястою, що зробить її непридатною для використання в сучасному пакуванні. Виробники обладнання, такі як японська DISCO, працюють над розробкою нового обладнання для лазерного різання для вирішення цієї проблеми.
Майбутні перспективи
Наразі технологія SiC-інтерпозерів вперше буде використана в найсучасніших чіпах штучного інтелекту. TSMC планує випустити CoWoS із 7-кратним сітчастим збільшенням у 2027 році для інтеграції більшої кількості процесорів і пам'яті, збільшуючи площу інтерпозера до 14 400 мм², що призведе до зростання попиту на підкладки.
Morgan Stanley прогнозує, що світові щомісячні потужності з виробництва упаковки CoWoS зростуть з 38 000 12-дюймових пластин у 2024 році до 83 000 у 2025 році та 112 000 у 2026 році. Це зростання безпосередньо підвищить попит на SiC-інтерпозери.
Хоча 12-дюймові SiC-підкладки наразі є дорогими, очікується, що ціни поступово знизяться до розумного рівня, оскільки масове виробництво збільшується, а технології розвиваються, створюючи умови для великомасштабного застосування.
SiC-інтерпозери не лише вирішують проблеми розсіювання тепла, але й значно покращують щільність інтеграції. Площа 12-дюймових SiC-підкладок майже на 90% більша, ніж у 8-дюймових, що дозволяє одному інтерпозеру інтегрувати більше чіплет-модулів, безпосередньо підтримуючи вимоги NVIDIA до 7-кратного ретикульного корпусу CoWoS.
TSMC співпрацює з японськими компаніями, такими як DISCO, для розробки технології виробництва SiC-інтерпозерів. Після встановлення нового обладнання виробництво SiC-інтерпозерів проходитиме більш гладко, а найперший вихід на передові корпуси очікується у 2027 році.
Завдяки цій новині акції компаній, пов'язаних з карбідом кремнію, показали сильні результати 5 вересня, індекс зріс на 5,76%. Такі компанії, як Tianyue Advanced, Luxshare Precision та Tiantong Co., досягли денного ліміту, тоді як акції Jingsheng Mechanical & Electrical та Yintang Intelligent Control зросли понад 10%.
Згідно з Daily Economic News, для підвищення продуктивності NVIDIA планує замінити проміжний матеріал підкладки в передовому процесі упаковки CoWoS на карбід кремнію у своєму плані розробки процесора Rubin наступного покоління.
Публічна інформація показує, що карбід кремнію має чудові фізичні властивості. Порівняно з кремнієвими пристроями, пристрої з карбіду кремнію пропонують такі переваги, як висока щільність потужності, низькі втрати потужності та виняткова стабільність за високих температур. За даними Tianfeng Securities, ланцюг виробництва карбіду кремнію включає підготовку підкладок карбіду кремнію та епітаксіальних пластин; проміжний ланцюг включає проектування, виробництво та упаковку/тестування силових пристроїв карбіду кремнію та радіочастотних пристроїв.
Нижче на ринку, застосування SiC є широким і охоплює понад десять галузей, включаючи транспортні засоби на нових джерелах енергії, фотоелектричні системи, промислове виробництво, транспорт, базові станції зв'язку та радіолокаційні станції. Серед них автомобілебудування стане основною сферою застосування SiC. За даними Aijian Securities, до 2028 року автомобільний сектор займатиме 74% світового ринку силових SiC-приладів.
Що стосується загального розміру ринку, то, за даними Yole Intelligence, у 2022 році обсяг світового ринку провідних та напівізоляційних підкладок SiC становив 512 мільйонів та 242 мільйони відповідно. Прогнозується, що до 2026 року обсяг світового ринку SiC досягне 2,053 мільярда, при цьому обсяг ринку провідних та напівізоляційних підкладок SiC сягне 1,62 мільярда та 433 мільйонів доларів відповідно. Очікується, що сукупні річні темпи зростання (CAGR) для провідних та напівізоляційних підкладок SiC з 2022 по 2026 рік становитимуть 33,37% та 15,66% відповідно.
Компанія XKH спеціалізується на індивідуальній розробці та глобальних продажах продукції з карбіду кремнію (SiC), пропонуючи повний діапазон розмірів від 2 до 12 дюймів як для провідних, так і для напівізоляційних підкладок з карбіду кремнію. Ми підтримуємо персоналізоване налаштування таких параметрів, як орієнтація кристалів, питомий опір (10⁻³–10¹⁰ Ом·см) та товщина (350–2000 мкм). Наша продукція широко використовується у високотехнологічних галузях, включаючи транспортні засоби на нових джерелах енергії, фотоелектричні інвертори та промислові двигуни. Використовуючи надійну систему постачання та команду технічної підтримки, ми забезпечуємо швидке реагування та точну доставку, допомагаючи клієнтам підвищити продуктивність пристроїв та оптимізувати системні витрати.
Час публікації: 12 вересня 2025 р.