Sadržaj
1. Usko grlo u odvođenju topline u AI čipovima i proboj silicijevih karbidnih materijala
2. Karakteristike i tehničke prednosti silicijevih karbidnih podloga
3. Strateški planovi i suradnički razvoj tvrtki NVIDIA i TSMC
4. Put implementacije i ključni tehnički izazovi
5. Tržišni izgledi i proširenje kapaciteta
6. Utjecaj na lanac opskrbe i uspješnost povezanih tvrtki
7. Široka primjena i ukupna veličina tržišta silicijevog karbida
8. XKH-ova prilagođena rješenja i podrška za proizvode
Usko grlo u odvođenju topline budućih AI čipova prevladava se silicijevim karbidnim (SiC) supstratnim materijalima.
Prema izvješćima stranih medija, NVIDIA planira zamijeniti materijal međupodloge u naprednom procesu pakiranja CoWoS svojih procesora sljedeće generacije silicijevim karbidom. TSMC je pozvao velike proizvođače da zajednički razviju proizvodne tehnologije za SiC međupodloge.
Primarni razlog je taj što je poboljšanje performansi trenutnih AI čipova naišlo na fizička ograničenja. Kako se snaga GPU-a povećava, integracija više čipova u silicijske međupomoći generira izuzetno visoke zahtjeve za odvođenjem topline. Toplina koja se stvara unutar čipova približava se svojoj granici, a tradicionalni silicijski međupomoći ne mogu učinkovito riješiti ovaj izazov.
NVIDIA procesori mijenjaju materijale za odvođenje topline! Potražnja za silicijevim karbidnim supstratom će eksplodirati! Silicijev karbid je poluvodič sa širokim energetskim razmakom, a njegova jedinstvena fizička svojstva daju mu značajne prednosti u ekstremnim okruženjima s velikom snagom i visokim toplinskim tokom. U naprednom GPU pakiranju nudi dvije ključne prednosti:
1. Sposobnost odvođenja topline: Zamjena silicijskih međuslojeva s SiC međuslojevima može smanjiti toplinski otpor za gotovo 70%.
2. Učinkovita arhitektura napajanja: SiC omogućuje stvaranje učinkovitijih, manjih modula regulatora napona, značajno skraćujući putove isporuke napajanja, smanjujući gubitke u krugu i pružajući brže i stabilnije dinamičke odzive struje za AI računalna opterećenja.
Ova transformacija ima za cilj riješiti izazove odvođenja topline uzrokovane kontinuiranim povećanjem snage grafičkog procesora, pružajući učinkovitije rješenje za visokoučinkovite računalne čipove.
Toplinska vodljivost silicijevog karbida je 2-3 puta veća od one silicija, što učinkovito poboljšava učinkovitost upravljanja toplinom i rješava probleme odvođenja topline u čipovima velike snage. Njegove izvrsne toplinske performanse mogu smanjiti temperaturu spoja GPU čipova za 20-30°C, značajno poboljšavajući stabilnost u scenarijima s visokim računalnim zahtjevima.
Put implementacije i izazovi
Prema izvorima iz opskrbnog lanca, NVIDIA će ovu transformaciju materijala provesti u dva koraka:
•2025.-2026.: Rubin GPU prve generacije i dalje će koristiti silicijske međupovršine. TSMC je pozvao velike proizvođače da zajednički razviju tehnologiju proizvodnje SiC međupovršina.
•2027: SiC interpozeri bit će službeno integrirani u napredni proces pakiranja.
Međutim, ovaj plan suočava se s mnogim izazovima, posebno u proizvodnim procesima. Tvrdoća silicijevog karbida usporediva je s tvrdoćom dijamanta, što zahtijeva izuzetno visoku tehnologiju rezanja. Ako je tehnologija rezanja neadekvatna, površina SiC-a može postati valovita, što je čini neupotrebljivom za napredno pakiranje. Proizvođači opreme poput japanskog DISCO-a rade na razvoju nove opreme za lasersko rezanje kako bi riješili ovaj izazov.
Budući izgledi
Trenutno će se tehnologija SiC interpozera prvo koristiti u najnaprednijim AI čipovima. TSMC planira lansirati CoWoS sa 7x reticleom 2027. godine kako bi integrirao više procesora i memorije, povećavajući površinu interpozera na 14 400 mm², što će potaknuti veću potražnju za podlogama.
Morgan Stanley predviđa da će globalni mjesečni kapacitet pakiranja CoWoS-a porasti s 38 000 12-inčnih pločica u 2024. na 83 000 u 2025. i 112 000 u 2026. Ovaj rast izravno će povećati potražnju za SiC međuproduktima.
Iako su 12-inčne SiC podloge trenutno skupe, očekuje se da će cijene postupno pasti na razumne razine kako se masovna proizvodnja bude povećavala i tehnologija sazrijevala, stvarajući uvjete za primjenu velikih razmjera.
SiC interpozeri ne samo da rješavaju probleme s odvođenjem topline, već i značajno poboljšavaju gustoću integracije. Površina 12-inčnih SiC podloga gotovo je 90% veća od površine 8-inčnih podloga, što omogućuje da jedan interpozer integrira više Chiplet modula, izravno podržavajući NVIDIA-ine zahtjeve za 7x reticle CoWoS pakiranje.
TSMC surađuje s japanskim tvrtkama poput DISCO-a na razvoju tehnologije proizvodnje SiC interpozera. Nakon što se instalira nova oprema, proizvodnja SiC interpozera će se odvijati glatko, a najraniji ulazak u napredno pakiranje očekuje se 2027. godine.
Potaknute ovim vijestima, dionice povezane s SiC-om snažno su se prodavale 5. rujna, s porastom indeksa od 5,76%. Tvrtke poput Tianyue Advanced, Luxshare Precision i Tiantong Co. dosegle su dnevni limit, dok su Jingsheng Mechanical & Electrical i Yintang Intelligent Control porasle za više od 10%.
Prema Daily Economic Newsu, kako bi poboljšala performanse, NVIDIA planira zamijeniti međumaterijal podloge u naprednom procesu pakiranja CoWoS silicijevim karbidom u svom nacrtu razvoja procesora Rubin sljedeće generacije.
Javno dostupne informacije pokazuju da silicijev karbid posjeduje izvrsna fizička svojstva. U usporedbi sa silicijskim uređajima, SiC uređaji nude prednosti poput visoke gustoće snage, niskog gubitka snage i iznimne stabilnosti na visokim temperaturama. Prema Tianfeng Securities, uzvodni lanac SiC industrije uključuje pripremu SiC podloga i epitaksijalnih pločica; srednji tok uključuje dizajn, proizvodnju i pakiranje/testiranje SiC energetskih uređaja i RF uređaja.
Nizvodno, primjene SiC-a su opsežne i pokrivaju više od deset industrija, uključujući vozila s novim izvorima energije, fotonaponske sustave, industrijsku proizvodnju, transport, komunikacijske bazne stanice i radare. Među njima, automobilska industrija postat će ključno područje primjene SiC-a. Prema Aijian Securities, do 2028. godine automobilski sektor će činiti 74% globalnog tržišta energetskih SiC uređaja.
Što se tiče ukupne veličine tržišta, prema Yole Intelligenceu, globalno tržište vodljivih i poluizolacijskih SiC supstrata iznosilo je 512 milijuna odnosno 242 milijuna u 2022. godini. Predviđa se da će do 2026. godine globalno tržište SiC-a doseći 2,053 milijarde, s veličinom tržišta vodljivih i poluizolacijskih SiC supstrata od 1,62 milijarde odnosno 433 milijuna dolara. Očekuje se da će složene godišnje stope rasta (CAGR) za vodljive i poluizolacijske SiC supstrate od 2022. do 2026. iznositi 33,37% odnosno 15,66%.
XKH se specijalizira za prilagođeni razvoj i globalnu prodaju proizvoda od silicijevog karbida (SiC), nudeći puni raspon veličina od 2 do 12 inča za vodljive i poluizolacijske silicijev karbidne podloge. Podržavamo personaliziranu prilagodbu parametara kao što su orijentacija kristala, otpornost (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) i debljina (350–2000μm). Naši proizvodi se široko koriste u vrhunskim područjima, uključujući vozila s novom energijom, fotonaponske pretvarače i industrijske motore. Koristeći robustan sustav lanca opskrbe i tim za tehničku podršku, osiguravamo brz odgovor i preciznu isporuku, pomažući kupcima da poboljšaju performanse uređaja i optimiziraju troškove sustava.
Vrijeme objave: 12. rujna 2025.