Obsah
1. Úzke miesto v rozptyle tepla v čipoch umelej inteligencie a prielom v oblasti materiálov z karbidu kremíka
2. Charakteristiky a technické výhody substrátov z karbidu kremíka
3. Strategické plány a spoločný rozvoj spoločností NVIDIA a TSMC
4. Implementačná cesta a kľúčové technické výzvy
5. Trhové vyhliadky a rozšírenie kapacity
6. Vplyv na dodávateľský reťazec a výkonnosť prepojených spoločností
7. Široké využitie a celková veľkosť trhu s karbidom kremíka
8. Prispôsobené riešenia a produktová podpora spoločnosti XKH
Úzke hrdlo v odvode tepla budúcich čipov umelej inteligencie prekonávajú substrátové materiály z karbidu kremíka (SiC).
Podľa správ zo zahraničných médií plánuje spoločnosť NVIDIA nahradiť materiál medzisubstrátu v pokročilom procese balenia CoWoS svojich procesorov novej generácie karbidom kremíka. Spoločnosť TSMC vyzvala významných výrobcov, aby spoločne vyvinuli výrobné technológie pre medzisubstráty SiC.
Hlavným dôvodom je, že zlepšenie výkonu súčasných čipov umelej inteligencie narazilo na fyzické obmedzenia. S rastúcim výkonom grafického procesora (GPU) integrácia viacerých čipov do kremíkových medziľahlých prvkov generuje extrémne vysoké nároky na odvod tepla. Teplo generované v čipoch sa blíži k svojmu limitu a tradičné kremíkové medziľahlé prvky nedokážu tento problém efektívne riešiť.
Procesory NVIDIA prechádzajú na materiály na odvod tepla! Dopyt po substrátoch z karbidu kremíka sa chystá explodovať! Karbid kremíka je polovodič so širokým zakázaným pásmom a jeho jedinečné fyzikálne vlastnosti mu poskytujú významné výhody v extrémnych prostrediach s vysokým výkonom a vysokým tepelným tokom. V pokročilom balení GPU ponúka dve hlavné výhody:
1. Schopnosť odvádzať teplo: Výmena kremíkových medziľahlých vložiek za medziľahlé SiC môže znížiť tepelný odpor takmer o 70 %.
2. Efektívna architektúra napájania: SiC umožňuje vytváranie efektívnejších a menších modulov regulátora napätia, čím sa výrazne skracujú cesty dodávania energie, znižujú sa straty v obvodoch a poskytujú sa rýchlejšie a stabilnejšie dynamické prúdové odozvy pre záťaže výpočtov umelej inteligencie.
Cieľom tejto transformácie je riešiť problémy s odvodom tepla spôsobené neustálym zvyšovaním výkonu grafického procesora a poskytnúť efektívnejšie riešenie pre vysokovýkonné výpočtové čipy.
Tepelná vodivosť karbidu kremíka je 2 až 3-krát vyššia ako u kremíka, čo efektívne zlepšuje účinnosť tepelného manažmentu a rieši problémy s odvodom tepla vo vysokovýkonných čipoch. Jeho vynikajúci tepelný výkon dokáže znížiť teplotu spojov čipov GPU o 20 – 30 °C, čo výrazne zvyšuje stabilitu vo vysokovýkonných výpočtových scenároch.
Implementačná cesta a výzvy
Podľa zdrojov z dodávateľského reťazca spoločnosť NVIDIA implementuje túto transformáciu materiálov v dvoch krokoch:
•2025-2026: Prvá generácia grafických procesorov Rubin bude stále používať kremíkové medzičlánok. Spoločnosť TSMC vyzvala významných výrobcov, aby spoločne vyvinuli technológiu výroby medzičlánok SiC.
•2027: SiC interpozéry budú oficiálne integrované do pokročilého procesu balenia.
Tento plán však čelí mnohým výzvam, najmä vo výrobných procesoch. Tvrdosť karbidu kremíka je porovnateľná s tvrdosťou diamantu, čo si vyžaduje extrémne vysokú technológiu rezania. Ak je technológia rezania nedostatočná, povrch SiC sa môže zvlniť, čo ho robí nepoužiteľným pre pokročilé balenie. Výrobcovia zariadení, ako napríklad japonská spoločnosť DISCO, pracujú na vývoji nových zariadení na laserové rezanie, ktoré by túto výzvu riešili.
Budúce vyhliadky
Technológia medzivrstvy SiC sa v súčasnosti najskôr použije v najpokročilejších čipoch pre umelú inteligenciu. Spoločnosť TSMC plánuje v roku 2027 uviesť na trh 7x reticle CoWoS, ktorý integruje viac procesorov a pamäte a zväčší plochu medzivrstvy na 14 400 mm², čo povedie k väčšiemu dopytu po substrátoch.
Spoločnosť Morgan Stanley predpovedá, že globálna mesačná kapacita balenia CoWoS vzrastie z 38 000 12-palcových doštičiek v roku 2024 na 83 000 v roku 2025 a 112 000 v roku 2026. Tento rast priamo zvýši dopyt po SiC medzičlánkoch.
Hoci sú 12-palcové SiC substráty v súčasnosti drahé, očakáva sa, že ceny postupne klesnú na rozumnú úroveň s rastúcou hromadnou výrobou a dozrievaním technológií, čím sa vytvoria podmienky pre rozsiahle aplikácie.
SiC medziľahlé prvky nielen riešia problémy s odvodom tepla, ale tiež výrazne zlepšujú hustotu integrácie. Plocha 12-palcových SiC substrátov je takmer o 90 % väčšia ako plocha 8-palcových substrátov, čo umožňuje integrovať viac čipových modulov do jedného medziľahlého prvku a priamo tak podporuje požiadavky spoločnosti NVIDIA na 7x reticle CoWoS.
Spoločnosť TSMC spolupracuje s japonskými spoločnosťami ako DISCO na vývoji technológie výroby SiC interpozérov. Po zavedení nového zariadenia bude výroba SiC interpozérov prebiehať plynulejšie, pričom najskorší vstup do pokročilého balenia sa očakáva v roku 2027.
Vďaka tejto správe si akcie spoločností súvisiacich s karbidom silikónu (SiC) 5. septembra viedli silno, pričom index vzrástol o 5,76 %. Spoločnosti ako Tianyue Advanced, Luxshare Precision a Tiantong Co. dosiahli denný limit, zatiaľ čo akcie spoločností Jingsheng Mechanical & Electrical a Yintang Intelligent Control vzrástli o viac ako 10 %.
Podľa denníka Daily Economic News plánuje NVIDIA v rámci vývojového plánu procesorov Rubin novej generácie nahradiť medziľahlý substrátový materiál v pokročilom procese balenia CoWoS karbidom kremíka, aby sa zvýšil výkon.
Verejne dostupné informácie ukazujú, že karbid kremíka má vynikajúce fyzikálne vlastnosti. V porovnaní s kremíkovými zariadeniami ponúkajú zariadenia SiC výhody, ako je vysoká hustota výkonu, nízke straty výkonu a výnimočná stabilita pri vysokých teplotách. Podľa spoločnosti Tianfeng Securities zahŕňa dodávateľský reťazec priemyslu SiC prípravu substrátov SiC a epitaxných doštičiek; stredný prúd zahŕňa návrh, výrobu a balenie/testovanie výkonových zariadení SiC a RF zariadení.
Aplikácie SiC v následných odvetviach sú rozsiahle a pokrývajú viac ako desať odvetví vrátane vozidiel na nové zdroje energie, fotovoltaiky, priemyselnej výroby, dopravy, komunikačných základňových staníc a radarov. Medzi nimi sa automobilový priemysel stane hlavnou oblasťou použitia SiC. Podľa spoločnosti Aijian Securities bude automobilový sektor do roku 2028 tvoriť 74 % svetového trhu s výkonovými zariadeniami SiC.
Pokiaľ ide o celkovú veľkosť trhu, podľa Yole Intelligence dosiahla globálna veľkosť trhu s vodivými a poloizolačnými substrátmi SiC v roku 2022 512 miliónov a 242 miliónov. Predpokladá sa, že do roku 2026 dosiahne globálna veľkosť trhu s SiC 2,053 miliardy, pričom veľkosť trhu s vodivými a poloizolačnými substrátmi SiC dosiahne 1,62 miliardy a 433 miliónov dolárov. Očakáva sa, že zložená ročná miera rastu (CAGR) pre vodivé a poloizolačné substráty SiC v rokoch 2022 až 2026 bude 33,37 % a 15,66 %.
Spoločnosť XKH sa špecializuje na vývoj na mieru a globálny predaj produktov z karbidu kremíka (SiC) a ponúka široký sortiment veľkostí od 2 do 12 palcov pre vodivé aj poloizolačné substráty z karbidu kremíka. Podporujeme personalizované prispôsobenie parametrov, ako je orientácia kryštálov, rezistivita (10⁻³ – 10¹⁰ Ω·cm) a hrúbka (350 – 2000 μm). Naše produkty sa široko používajú v špičkových oblastiach vrátane vozidiel na novú energiu, fotovoltaických invertorov a priemyselných motorov. Vďaka robustnému systému dodávateľského reťazca a tímu technickej podpory zabezpečujeme rýchlu reakciu a presné dodanie, čím pomáhame zákazníkom zlepšiť výkon zariadení a optimalizovať náklady na systém.
Čas uverejnenia: 12. septembra 2025