Tartalomjegyzék
1. A hőelvezetés szűk keresztmetszete a mesterséges intelligencia chipekben és a szilícium-karbid anyagok áttörése
2. A szilícium-karbid hordozók jellemzői és műszaki előnyei
3. Stratégiai tervek és közös fejlesztés az NVIDIA és a TSMC által
4.Megvalósítási út és a főbb technikai kihívások
5. Piaci kilátások és kapacitásbővítés
6. Hatás az ellátási láncra és a kapcsolódó vállalatok teljesítményére
7.A szilícium-karbid széles körű alkalmazásai és teljes piaci mérete
8.Az XKH testreszabott megoldásai és terméktámogatása
A jövő mesterséges intelligencia chipjeinek hőelvezetési szűk keresztmetszetét szilícium-karbid (SiC) hordozóanyagok segítségével próbálják leküzdeni.
Külföldi médiaértesülések szerint az NVIDIA azt tervezi, hogy a következő generációs processzorainak CoWoS fejlett csomagolási folyamatában a közbenső szubsztrátanyagot szilícium-karbiddal helyettesíti. A TSMC felkérte a nagyobb gyártókat, hogy közösen fejlesszék ki a SiC közbenső szubsztrátok gyártási technológiáit.
Az elsődleges ok az, hogy a jelenlegi mesterséges intelligencia chipek teljesítményének javítása fizikai korlátokba ütközött. A GPU-teljesítmény növekedésével több chip szilícium interposerekbe integrálása rendkívül nagy hőelvezetési igényt támaszt. A chipekben keletkező hő közeledik a határához, és a hagyományos szilícium interposerek nem tudják hatékonyan kezelni ezt a kihívást.
Az NVIDIA processzorai hőelvezető anyagokat váltanak! A szilícium-karbid hordozó iránti kereslet robbanásszerűen megnőhet! A szilícium-karbid egy széles tiltott sávú félvezető, és egyedi fizikai tulajdonságai jelentős előnyöket biztosítanak számára extrém környezetekben, nagy teljesítmény és nagy hőáram esetén. A GPU fejlett tokozásában két fő előnyt kínál:
1. Hőelvezetési képesség: A szilícium interpozíciók SiC interpozíciókkal való helyettesítése közel 70%-kal csökkentheti a hőállóságot.
2. Hatékony tápellátási architektúra: A SiC lehetővé teszi hatékonyabb, kisebb feszültségszabályozó modulok létrehozását, jelentősen lerövidítve az energiaellátási útvonalakat, csökkentve az áramköri veszteségeket, és gyorsabb, stabilabb dinamikus áramválaszokat biztosítva a mesterséges intelligencia által vezérelt számítási terhelések számára.
Ez az átalakítás a folyamatosan növekvő GPU-teljesítmény okozta hőelvezetési kihívások kezelésére irányul, hatékonyabb megoldást kínálva a nagy teljesítményű számítástechnikai chipek számára.
A szilícium-karbid hővezető képessége 2-3-szor magasabb, mint a szilíciumoké, ami hatékonyan javítja a hőkezelési hatékonyságot és megoldja a hőelvezetési problémákat a nagy teljesítményű chipekben. Kiváló hőteljesítménye 20-30°C-kal csökkentheti a GPU chipek csatlakozási hőmérsékletét, jelentősen növelve a stabilitást nagy számítási igényű forgatókönyvek esetén.
Megvalósítási út és kihívások
Az ellátási lánc forrásai szerint az NVIDIA két lépésben fogja megvalósítani ezt az anyagátalakítást:
•2025-2026: Az első generációs Rubin GPU továbbra is szilícium interposereket fog használni. A TSMC felkérte a nagyobb gyártókat, hogy közösen fejlesszék ki a SiC interposer gyártási technológiát.
•2027: A SiC interposerek hivatalosan is integrálódnak a fejlett csomagolási folyamatba.
Ez a terv azonban számos kihívással néz szembe, különösen a gyártási folyamatokban. A szilícium-karbid keménysége összehasonlítható a gyémántéval, ami rendkívül magas szintű forgácsolási technológiát igényel. Ha a forgácsolási technológia nem megfelelő, a SiC felülete hullámossá válhat, ami használhatatlanná teszi a korszerű csomagoláshoz. Az olyan berendezésgyártók, mint a japán DISCO, új lézervágó berendezések fejlesztésén dolgoznak, hogy megoldják ezt a kihívást.
Jövőbeli kilátások
Jelenleg a SiC interposer technológiát először a legfejlettebb mesterséges intelligencia chipekben fogják alkalmazni. A TSMC egy 7x-es szálkereszttel rendelkező CoWoS piacra dobását tervezi 2027-ben, amely több processzort és memóriát integrál, így az interposer területe 14 400 mm²-re nő, ami nagyobb keresletet fog generálni az aljzatok iránt.
A Morgan Stanley előrejelzése szerint a globális havi CoWoS tokozási kapacitás 2024-ben 38 000 darab 12 hüvelykes ostyáról 2025-ben 83 000-re, 2026-ban pedig 112 000-re fog emelkedni. Ez a növekedés közvetlenül fogja növelni a SiC interposerek iránti keresletet.
Bár a 12 hüvelykes SiC-szubsztrátok jelenleg drágák, az árak várhatóan fokozatosan csökkenni fognak ésszerű szintre, ahogy a tömegtermelés felskálázódik és a technológia érik, megteremtve a feltételeket a nagyméretű alkalmazásokhoz.
A SiC interposerek nemcsak a hőelvezetési problémákat oldják meg, hanem jelentősen javítják az integrációs sűrűséget is. A 12 hüvelykes SiC szubsztrátok területe közel 90%-kal nagyobb, mint a 8 hüvelykes szubsztrátokon, így egyetlen interposer több Chiplet modul integrálását teszi lehetővé, közvetlenül támogatva az NVIDIA 7x-es szálkeresztes CoWoS tokozási követelményeit.
A TSMC japán vállalatokkal, például a DISCO-val együttműködve fejleszti a SiC interposer gyártási technológiáját. Amint az új berendezések a helyükre kerülnek, a SiC interposer gyártása zökkenőmentesebben fog haladni, a fejlett tokozás piacára várhatóan legkorábban 2027-ben kerülhet sor.
A hír hatására a SiC-hez kapcsolódó részvények erősen teljesítettek szeptember 5-én, az index 5,76%-kal emelkedett. Az olyan vállalatok, mint a Tianyue Advanced, a Luxshare Precision és a Tiantong Co. elérték a napi limitet, míg a Jingsheng Mechanical & Electrical és a Yintang Intelligent Control több mint 10%-kal emelkedett.
A Daily Economic News szerint a teljesítmény fokozása érdekében az NVIDIA azt tervezi, hogy a CoWoS fejlett csomagolási folyamatában a közbenső szubsztrátanyagot szilícium-karbiddal helyettesíti a következő generációs Rubin processzor fejlesztési tervében.
A nyilvános információk azt mutatják, hogy a szilícium-karbid kiváló fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. A szilíciumeszközökhöz képest a SiC-eszközök olyan előnyöket kínálnak, mint a nagy teljesítménysűrűség, az alacsony teljesítményveszteség és a kivételes magas hőmérsékleti stabilitás. A Tianfeng Securities szerint a SiC iparág felső lánca magában foglalja a SiC-szubsztrátok és az epitaxiális ostyák előkészítését; a középső lánc magában foglalja a SiC-teljesítményeszközök és az RF-eszközök tervezését, gyártását és csomagolását/tesztelését.
A SiC downstream alkalmazásai kiterjedtek, több mint tíz iparágat fednek le, beleértve az új energiahordozókat, a fotovoltaikus elemeket, az ipari gyártást, a közlekedést, a kommunikációs bázisállomásokat és a radarokat. Ezek közül az autóipar lesz a SiC fő alkalmazási területe. Az Aijian Securities szerint 2028-ra az autóipar a globális SiC-eszközök piacának 74%-át fogja kitenni.
A Yole Intelligence adatai szerint a globális SiC-piac mérete 2022-ben 512 millió, illetve 242 millió dollár volt. Az előrejelzések szerint 2026-ra a globális SiC-piac mérete eléri a 2,053 milliárd dollárt, a vezetőképes és félszigetelő SiC-piac mérete pedig eléri az 1,62 milliárd, illetve a 433 millió dollárt. A vezetőképes és félszigetelő SiC-piac összetett éves növekedési üteme (CAGR) 2022 és 2026 között várhatóan 33,37%, illetve 15,66% lesz.
Az XKH szilícium-karbid (SiC) termékek egyedi fejlesztésére és globális értékesítésére specializálódott, 2–12 hüvelykes teljes mérettartományban kínálva mind a vezetőképes, mind a félig szigetelő szilícium-karbid szubsztrátumokhoz. Támogatjuk a paraméterek személyre szabott testreszabását, mint például a kristályorientáció, az ellenállás (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) és a vastagság (350–2000μm). Termékeinket széles körben használják csúcskategóriás területeken, beleértve az új energiahordozókat, a fotovoltaikus invertereket és az ipari motorokat. Robusztus ellátási láncrendszerünkre és műszaki támogató csapatunkra támaszkodva biztosítjuk a gyors reagálást és a pontos szállítást, segítve ügyfeleinket az eszközök teljesítményének javításában és a rendszerköltségek optimalizálásában.
Közzététel ideje: 2025. szeptember 12.