Πίνακας περιεχομένων
1. Σύγκρουση απαγωγής θερμότητας στα τσιπ τεχνητής νοημοσύνης και η ανακάλυψη των υλικών καρβιδίου του πυριτίου
2. Χαρακτηριστικά και τεχνικά πλεονεκτήματα των υποστρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου
3. Στρατηγικά Σχέδια και Συνεργατική Ανάπτυξη από την NVIDIA και την TSMC
4.Διαδρομή Υλοποίησης και Βασικές Τεχνικές Προκλήσεις
5.Προοπτικές Αγοράς και Επέκταση Χωρητικότητας
6. Επιπτώσεις στην αλυσίδα εφοδιασμού και την απόδοση των συναφών εταιρειών
7. Ευρείες εφαρμογές και συνολικό μέγεθος αγοράς καρβιδίου του πυριτίου
8. Προσαρμοσμένες λύσεις και υποστήριξη προϊόντων της XKH
Το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας στα μελλοντικά τσιπ τεχνητής νοημοσύνης ξεπερνιέται με υλικά υποστρώματος από καρβίδιο του πυριτίου (SiC).
Σύμφωνα με δημοσιεύματα ξένων μέσων ενημέρωσης, η NVIDIA σχεδιάζει να αντικαταστήσει το ενδιάμεσο υλικό υποστρώματος στην προηγμένη διαδικασία συσκευασίας CoWoS των επεξεργαστών επόμενης γενιάς με καρβίδιο του πυριτίου. Η TSMC έχει προσκαλέσει μεγάλους κατασκευαστές να αναπτύξουν από κοινού τεχνολογίες κατασκευής για ενδιάμεσα υποστρώματα SiC.
Ο κύριος λόγος είναι ότι η βελτίωση της απόδοσης των τρεχόντων τσιπ τεχνητής νοημοσύνης έχει αντιμετωπίσει φυσικούς περιορισμούς. Καθώς αυξάνεται η ισχύς της GPU, η ενσωμάτωση πολλαπλών τσιπ σε ενδιάμεσους πυριτίου δημιουργεί εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας. Η θερμότητα που παράγεται μέσα στα τσιπ πλησιάζει το όριό της και οι παραδοσιακοί ενδιάμεσοι πυριτίου δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν αποτελεσματικά αυτήν την πρόκληση.
Οι επεξεργαστές NVIDIA αλλάζουν υλικά απαγωγής θερμότητας! Η ζήτηση υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου αναμένεται να εκραγεί! Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένας ημιαγωγός με ευρύ ενεργειακό χάσμα και οι μοναδικές φυσικές του ιδιότητες του προσδίδουν σημαντικά πλεονεκτήματα σε ακραία περιβάλλοντα με υψηλή ισχύ και υψηλή ροή θερμότητας. Στην προηγμένη συσκευασία GPU, προσφέρει δύο βασικά πλεονεκτήματα:
1. Ικανότητα απαγωγής θερμότητας: Η αντικατάσταση των ενδιάμεσων σιλικόνης με ενδιάμεσους SiC μπορεί να μειώσει τη θερμική αντίσταση κατά σχεδόν 70%.
2. Αποδοτική Αρχιτεκτονική Ισχύος: Το SiC επιτρέπει τη δημιουργία πιο αποδοτικών, μικρότερων μονάδων ρυθμιστή τάσης, μειώνοντας σημαντικά τις διαδρομές παροχής ισχύος, μειώνοντας τις απώλειες κυκλώματος και παρέχοντας ταχύτερες, πιο σταθερές δυναμικές αποκρίσεις ρεύματος για φορτία υπολογιστικής τεχνητής νοημοσύνης.
Αυτός ο μετασχηματισμός στοχεύει στην αντιμετώπιση των προκλήσεων απαγωγής θερμότητας που προκαλούνται από τη συνεχώς αυξανόμενη ισχύ της GPU, παρέχοντας μια πιο αποτελεσματική λύση για τσιπ υπολογιστών υψηλής απόδοσης.
Η θερμική αγωγιμότητα του καρβιδίου του πυριτίου είναι 2-3 φορές υψηλότερη από αυτή του πυριτίου, βελτιώνοντας αποτελεσματικά την απόδοση θερμικής διαχείρισης και λύνοντας προβλήματα απαγωγής θερμότητας σε τσιπ υψηλής ισχύος. Η εξαιρετική θερμική του απόδοση μπορεί να μειώσει τη θερμοκρασία σύνδεσης των τσιπ GPU κατά 20-30°C, ενισχύοντας σημαντικά τη σταθερότητα σε σενάρια υψηλής υπολογιστικής ισχύος.
Διαδρομή Υλοποίησης και Προκλήσεις
Σύμφωνα με πηγές της εφοδιαστικής αλυσίδας, η NVIDIA θα εφαρμόσει αυτόν τον μετασχηματισμό υλικών σε δύο βήματα:
•2025-2026: Η GPU Rubin πρώτης γενιάς θα εξακολουθεί να χρησιμοποιεί ενδιάμεσους πυριτίου. Η TSMC έχει προσκαλέσει μεγάλους κατασκευαστές να αναπτύξουν από κοινού τεχνολογία κατασκευής ενδιάμεσων SiC.
•2027: Οι ενδιάμεσοι σωλήνες SiC θα ενσωματωθούν επίσημα στην προηγμένη διαδικασία συσκευασίας.
Ωστόσο, αυτό το σχέδιο αντιμετωπίζει πολλές προκλήσεις, ιδίως στις διαδικασίες κατασκευής. Η σκληρότητα του καρβιδίου του πυριτίου είναι συγκρίσιμη με αυτή του διαμαντιού, απαιτώντας εξαιρετικά υψηλή τεχνολογία κοπής. Εάν η τεχνολογία κοπής είναι ανεπαρκής, η επιφάνεια του SiC μπορεί να γίνει κυματιστή, καθιστώντας την άχρηστη για προηγμένες συσκευασίες. Κατασκευαστές εξοπλισμού, όπως η ιαπωνική DISCO, εργάζονται για την ανάπτυξη νέου εξοπλισμού κοπής με λέιζερ για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης.
Μελλοντικές Προοπτικές
Προς το παρόν, η τεχνολογία ενδιάμεσης διάταξης SiC θα χρησιμοποιηθεί για πρώτη φορά στα πιο προηγμένα τσιπ τεχνητής νοημοσύνης. Η TSMC σχεδιάζει να λανσάρει ένα CoWoS με δικτυωτό πλέγμα 7x το 2027 για την ενσωμάτωση περισσότερων επεξεργαστών και μνήμης, αυξάνοντας την επιφάνεια της ενδιάμεσης διάταξης στα 14.400 mm², γεγονός που θα οδηγήσει σε μεγαλύτερη ζήτηση για υποστρώματα.
Η Morgan Stanley προβλέπει ότι η παγκόσμια μηνιαία χωρητικότητα συσκευασίας CoWoS θα αυξηθεί από 38.000 wafer 12 ιντσών το 2024 σε 83.000 το 2025 και 112.000 το 2026. Αυτή η αύξηση θα ενισχύσει άμεσα τη ζήτηση για ενδιάμεσους SiC.
Παρόλο που τα υποστρώματα SiC 12 ιντσών είναι επί του παρόντος ακριβά, οι τιμές αναμένεται να μειωθούν σταδιακά σε λογικά επίπεδα καθώς η μαζική παραγωγή κλιμακώνεται και η τεχνολογία ωριμάζει, δημιουργώντας συνθήκες για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.
Οι ενδιάμεσοι αγωγοί SiC όχι μόνο επιλύουν προβλήματα απαγωγής θερμότητας, αλλά βελτιώνουν επίσης σημαντικά την πυκνότητα ενσωμάτωσης. Η επιφάνεια των υποστρωμάτων SiC 12 ιντσών είναι σχεδόν 90% μεγαλύτερη από αυτή των υποστρωμάτων 8 ιντσών, επιτρέποντας σε έναν μόνο ενδιάμεσο αγωγό να ενσωματώνει περισσότερες μονάδες Chiplet, υποστηρίζοντας άμεσα τις απαιτήσεις συσκευασίας CoWoS 7x reticle της NVIDIA.
Η TSMC συνεργάζεται με ιαπωνικές εταιρείες όπως η DISCO για την ανάπτυξη τεχνολογίας κατασκευής ενδιάμεσων τεμαχίων SiC. Μόλις εγκατασταθεί ο νέος εξοπλισμός, η κατασκευή ενδιάμεσων τεμαχίων SiC θα προχωρήσει πιο ομαλά, με την πρώτη είσοδο στην προηγμένη συσκευασία να αναμένεται το 2027.
Λόγω αυτής της είδησης, οι μετοχές που σχετίζονται με το SiC σημείωσαν ισχυρή απόδοση στις 5 Σεπτεμβρίου, με τον δείκτη να αυξάνεται κατά 5,76%. Εταιρείες όπως η Tianyue Advanced, η Luxshare Precision και η Tiantong Co. έφτασαν στο ημερήσιο όριο ανόδου, ενώ οι Jingsheng Mechanical & Electrical και Yintang Intelligent Control σημείωσαν άνοδο άνω του 10%.
Σύμφωνα με την Daily Economic News, για να βελτιώσει την απόδοση, η NVIDIA σχεδιάζει να αντικαταστήσει το ενδιάμεσο υλικό υποστρώματος στην προηγμένη διαδικασία συσκευασίας CoWoS με καρβίδιο του πυριτίου στο σχέδιο ανάπτυξης επεξεργαστών Rubin επόμενης γενιάς.
Οι δημόσιες πληροφορίες δείχνουν ότι το καρβίδιο του πυριτίου διαθέτει εξαιρετικές φυσικές ιδιότητες. Σε σύγκριση με τις συσκευές πυριτίου, οι συσκευές SiC προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως υψηλή πυκνότητα ισχύος, χαμηλή απώλεια ισχύος και εξαιρετική σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Σύμφωνα με την Tianfeng Securities, η αλυσίδα της βιομηχανίας SiC στην αρχή της παραγωγής περιλαμβάνει την προετοιμασία υποστρωμάτων SiC και επιταξιακών πλακιδίων. Η μεσαία ροή περιλαμβάνει τον σχεδιασμό, την κατασκευή και τη συσκευασία/δοκιμή συσκευών ισχύος SiC και συσκευών RF.
Οι εφαρμογές SiC κατάντη είναι εκτεταμένες, καλύπτοντας πάνω από δέκα βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των οχημάτων νέας ενέργειας, των φωτοβολταϊκών, της βιομηχανικής κατασκευής, των μεταφορών, των σταθμών βάσης επικοινωνιών και των ραντάρ. Μεταξύ αυτών, η αυτοκινητοβιομηχανία θα γίνει ο βασικός τομέας εφαρμογών για το SiC. Σύμφωνα με την Aijian Securities, έως το 2028, ο αυτοκινητοβιομηχανικός τομέας θα αντιπροσωπεύει το 74% της παγκόσμιας αγοράς συσκευών SiC ισχύος.
Όσον αφορά το συνολικό μέγεθος της αγοράς, σύμφωνα με την Yole Intelligence, το παγκόσμιο μέγεθος της αγοράς αγώγιμων και ημιμονωτικών υποστρωμάτων SiC ήταν 512 εκατομμύρια και 242 εκατομμύρια, αντίστοιχα, το 2022. Προβλέπεται ότι έως το 2026, το παγκόσμιο μέγεθος της αγοράς SiC θα φτάσει τα 2,053 δισεκατομμύρια, με τις αγορές αγώγιμων και ημιμονωτικών υποστρωμάτων SiC να φτάνουν τα 1,62 δισεκατομμύρια και τα 433 εκατομμύρια δολάρια, αντίστοιχα. Οι σύνθετοι ετήσιοι ρυθμοί ανάπτυξης (CAGR) για τα αγώγιμα και ημιμονωτικά υποστρώματα SiC από το 2022 έως το 2026 αναμένεται να είναι 33,37% και 15,66%, αντίστοιχα.
Η XKH ειδικεύεται στην εξατομικευμένη ανάπτυξη και τις παγκόσμιες πωλήσεις προϊόντων καρβιδίου του πυριτίου (SiC), προσφέροντας μια πλήρη γκάμα μεγεθών από 2 έως 12 ίντσες τόσο για αγώγιμα όσο και για ημιμονωτικά υποστρώματα καρβιδίου του πυριτίου. Υποστηρίζουμε εξατομικευμένη προσαρμογή παραμέτρων όπως ο προσανατολισμός των κρυστάλλων, η ειδική αντίσταση (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) και το πάχος (350–2000μm). Τα προϊόντα μας χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς υψηλής τεχνολογίας, όπως οχήματα νέας ενέργειας, φωτοβολταϊκούς μετατροπείς και βιομηχανικούς κινητήρες. Αξιοποιώντας ένα ισχυρό σύστημα αλυσίδας εφοδιασμού και μια ομάδα τεχνικής υποστήριξης, διασφαλίζουμε ταχεία απόκριση και ακριβή παράδοση, βοηθώντας τους πελάτες να βελτιώσουν την απόδοση των συσκευών και να βελτιστοποιήσουν το κόστος του συστήματος.
Ώρα δημοσίευσης: 12 Σεπτεμβρίου 2025