Kazalo vsebine
1. Ozko grlo pri odvajanju toplote v čipih umetne inteligence in preboj materialov iz silicijevega karbida
2. Značilnosti in tehnične prednosti substratov iz silicijevega karbida
3. Strateški načrti in skupni razvoj s strani NVIDIA in TSMC
4. Izvedbena pot in ključni tehnični izzivi
5. Tržne možnosti in širitev zmogljivosti
6. Vpliv na dobavno verigo in uspešnost povezanih podjetij
7. Široka uporaba in celotna velikost trga silicijevega karbida
8. XKH-jeve prilagojene rešitve in podpora za izdelke
Ozko grlo pri odvajanju toplote prihodnjih čipov umetne inteligence premagujejo substratni materiali iz silicijevega karbida (SiC).
Po poročanju tujih medijev namerava NVIDIA v naprednem procesu pakiranja CoWoS svojih procesorjev naslednje generacije vmesni substrat zamenjati s silicijevim karbidom. TSMC je povabil večje proizvajalce k skupnemu razvoju proizvodnih tehnologij za vmesne substrate SiC.
Glavni razlog je, da je izboljšanje zmogljivosti trenutnih čipov umetne inteligence naletelo na fizične omejitve. Z naraščanjem moči grafičnih procesorjev integracija več čipov v silicijeve vmesnike ustvarja izjemno visoke zahteve glede odvajanja toplote. Toplota, ki se ustvarja v čipih, se približuje svoji meji in tradicionalni silicijevi vmesniki ne morejo učinkovito rešiti tega izziva.
Procesorji NVIDIA prehajajo na materiale za odvajanje toplote! Povpraševanje po silicijevem karbidnem substratu bo eksplodiralo! Silicijev karbid je polprevodnik s širokim pasovnim razmikom, njegove edinstvene fizikalne lastnosti pa mu dajejo pomembne prednosti v ekstremnih okoljih z visoko močjo in visokim toplotnim tokom. V naprednem ohišju za grafične procesorje ponuja dve ključni prednosti:
1. Zmogljivost odvajanja toplote: Zamenjava silicijevih vmesnikov z vmesniki SiC lahko zmanjša toplotno upornost za skoraj 70 %.
2. Učinkovita arhitektura napajanja: SiC omogoča ustvarjanje učinkovitejših, manjših modulov regulatorja napetosti, kar znatno skrajša poti dobave energije, zmanjša izgube v vezjih in zagotavlja hitrejše in stabilnejše dinamične odzive toka za obremenitve umetne inteligence.
Ta preobrazba si prizadeva odpraviti izzive odvajanja toplote, ki jih povzroča nenehno povečevanje moči grafičnih procesorjev, in tako zagotoviti učinkovitejšo rešitev za visokozmogljive računalniške čipe.
Toplotna prevodnost silicijevega karbida je 2-3-krat višja od silicijeve, kar učinkovito izboljša učinkovitost toplotnega upravljanja in rešuje težave z odvajanjem toplote v visokozmogljivih čipih. Njegova odlična toplotna zmogljivost lahko zniža temperaturo spoja grafičnih procesorjev za 20-30 °C, kar znatno izboljša stabilnost v scenarijih z veliko računalniško zmogljivostjo.
Pot izvedbe in izzivi
Glede na vire v dobavni verigi bo NVIDIA to preobrazbo materialov izvedla v dveh korakih:
•2025–2026: Grafični procesor Rubin prve generacije bo še vedno uporabljal silicijeve vmesnike. TSMC je povabil večje proizvajalce k skupnemu razvoju tehnologije izdelave SiC vmesnikov.
•2027: SiC interpozitorji bodo uradno vključeni v napredni postopek pakiranja.
Vendar se ta načrt sooča s številnimi izzivi, zlasti v proizvodnih procesih. Trdota silicijevega karbida je primerljiva s trdoto diamanta, kar zahteva izjemno visoko tehnologijo rezanja. Če tehnologija rezanja ni ustrezna, lahko površina SiC postane valovita, zaradi česar je neuporabna za napredno embalažo. Proizvajalci opreme, kot je japonski DISCO, si prizadevajo za razvoj nove opreme za lasersko rezanje, ki bi rešila ta izziv.
Prihodnje možnosti
Trenutno se bo tehnologija vmesnikov SiC najprej uporabljala v najnaprednejših čipih umetne inteligence. TSMC načrtuje, da bo leta 2027 predstavil CoWoS s 7-kratno mrežico, s katero bo integriral več procesorjev in pomnilnika, s čimer se bo površina vmesnika povečala na 14.400 mm², kar bo spodbudilo večje povpraševanje po substratih.
Morgan Stanley napoveduje, da se bo globalna mesečna zmogljivost pakiranja CoWoS povečala s 38.000 12-palčnih rezin leta 2024 na 83.000 leta 2025 in 112.000 leta 2026. Ta rast bo neposredno povečala povpraševanje po SiC interposerjih.
Čeprav so 12-palčni SiC substrati trenutno dragi, se pričakuje, da se bodo cene postopoma znižale na razumno raven, ko se bo množična proizvodnja povečala in tehnologija dozorela, kar bo ustvarilo pogoje za obsežne aplikacije.
SiC vmesniki ne rešujejo le težav z odvajanjem toplote, temveč tudi znatno izboljšajo gostoto integracije. Površina 12-palčnih SiC substratov je skoraj 90 % večja od površine 8-palčnih substratov, kar omogoča, da en sam vmesnik integrira več čipovnih modulov, kar neposredno podpira zahteve NVIDIA za 7-kratno rešetko CoWoS.
TSMC sodeluje z japonskimi podjetji, kot je DISCO, pri razvoju tehnologije za proizvodnjo SiC-vmesnikov. Ko bo nova oprema nameščena, bo proizvodnja SiC-vmesnikov potekala bolj gladko, najzgodnejši vstop v napredno ohišje pa se pričakuje leta 2027.
Zaradi te novice so se delnice, povezane s SiC, 5. septembra močno odrezale, indeks pa se je zvišal za 5,76 %. Podjetja, kot so Tianyue Advanced, Luxshare Precision in Tiantong Co., so dosegla dnevno zgornjo mejo, medtem ko sta delnici Jingsheng Mechanical & Electrical in Yintang Intelligent Control poskočili za več kot 10 %.
Po poročanju Daily Economic News namerava NVIDIA v svojem načrtu za razvoj procesorjev Rubin naslednje generacije vmesni substrat v naprednem procesu pakiranja CoWoS zamenjati s silicijevim karbidom.
Javno dostopne informacije kažejo, da ima silicijev karbid odlične fizikalne lastnosti. V primerjavi s silicijevimi napravami ponujajo naprave SiC prednosti, kot so visoka gostota moči, nizke izgube moči in izjemna stabilnost pri visokih temperaturah. Po podatkih podjetja Tianfeng Securities veriga industrije SiC navzgor vključuje pripravo SiC substratov in epitaksialnih rezin; vmesni tok pa vključuje načrtovanje, proizvodnjo in pakiranje/testiranje SiC močnostnih naprav in RF naprav.
Uporaba SiC v nižjih panogah je obsežna in zajema več kot deset panog, vključno z vozili za nove vire energije, fotovoltaiko, industrijsko proizvodnjo, transportom, komunikacijskimi baznimi postajami in radarjem. Med njimi bo avtomobilska industrija postala glavno področje uporabe SiC. Po podatkih družbe Aijian Securities bo avtomobilski sektor do leta 2028 predstavljal 74 % svetovnega trga močnostnih SiC naprav.
Kar zadeva skupno velikost trga, je po podatkih Yole Intelligence svetovni trg prevodnih in pol-izolacijskih SiC substratov leta 2022 znašal 512 milijonov oziroma 242 milijonov. Predvideva se, da bo do leta 2026 svetovni trg SiC dosegel 2,053 milijarde, pri čemer bo velikost trga prevodnih in pol-izolacijskih SiC substratov dosegla 1,62 milijarde oziroma 433 milijonov dolarjev. Pričakuje se, da bosta sestavljeni letni stopnji rasti (CAGR) za prevodne in pol-izolacijske SiC substrate od leta 2022 do 2026 znašali 33,37 % oziroma 15,66 %.
XKH je specializiran za razvoj po meri in globalno prodajo izdelkov iz silicijevega karbida (SiC) ter ponuja celotno paleto velikosti od 2 do 12 palcev za prevodne in polizolacijske silicijev karbidne substrate. Podpiramo prilagojeno prilagajanje parametrov, kot so orientacija kristalov, upornost (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) in debelina (350–2000 μm). Naši izdelki se pogosto uporabljajo na vrhunskih področjih, vključno z vozili na nova energetska goriva, fotovoltaičnimi razsmerniki in industrijskimi motorji. Z robustnim sistemom dobavne verige in ekipo za tehnično podporo zagotavljamo hiter odziv in natančno dobavo, kar strankam pomaga izboljšati delovanje naprav in optimizirati stroške sistema.
Čas objave: 12. september 2025