Innehållsförteckning
1. Flaskhals i värmeavledning i AI-chip och genombrottet för kiselkarbidmaterial
2. Egenskaper och tekniska fördelar med kiselkarbidsubstrat
3. Strategiska planer och samarbetsutveckling av NVIDIA och TSMC
4. Implementeringsväg och viktiga tekniska utmaningar
5. Marknadsutsikter och kapacitetsutbyggnad
6. Påverkan på leveranskedjan och resultatet för närstående företag
7. Breda tillämpningar och total marknadsstorlek för kiselkarbid
8. XKH:s kundanpassade lösningar och produktsupport
Flaskhalsen i värmeavledning hos framtida AI-chip övervinns med substratmaterial för kiselkarbid (SiC).
Enligt utländska medierapporter planerar NVIDIA att ersätta det mellanliggande substratmaterialet i den avancerade CoWoS-kapslingsprocessen för sina nästa generations processorer med kiselkarbid. TSMC har bjudit in stora tillverkare att gemensamt utveckla tillverkningstekniker för SiC-mellansubstrat.
Den främsta anledningen är att prestandaförbättringen hos nuvarande AI-chip har stött på fysiska begränsningar. I takt med att GPU-effekten ökar genererar integrationen av flera chip i kiselmellanlägg extremt höga krav på värmeavledning. Värmen som genereras i chipen närmar sig sin gräns, och traditionella kiselmellanlägg kan inte effektivt hantera denna utmaning.
NVIDIA-processorer byter värmeavledningsmaterial! Efterfrågan på kiselkarbidsubstrat kommer att explodera! Kiselkarbid är en halvledare med brett bandgap, och dess unika fysikaliska egenskaper ger den betydande fördelar i extrema miljöer med hög effekt och högt värmeflöde. I avancerad GPU-kapsling erbjuder den två kärnfördelar:
1. Värmeavledningsförmåga: Att ersätta kiselmellanlägg med SiC-mellanlägg kan minska värmeresistansen med nästan 70 %.
2. Effektiv kraftarkitektur: SiC möjliggör skapandet av effektivare, mindre spänningsregulatormoduler, vilket avsevärt förkortar strömförsörjningsvägarna, minskar kretsförluster och ger snabbare, mer stabila dynamiska strömsvar för AI-beräkningsbelastningar.
Denna omvandling syftar till att ta itu med de utmaningar med värmeavledning som orsakas av kontinuerligt ökande GPU-kraft, vilket ger en effektivare lösning för högpresterande datorkretsar.
Kiselkarbidens värmeledningsförmåga är 2–3 gånger högre än kisels, vilket effektivt förbättrar värmehanteringens effektivitet och löser värmeavledningsproblem i högpresterande chip. Dess utmärkta termiska prestanda kan minska övergångstemperaturen hos GPU-chip med 20–30 °C, vilket avsevärt förbättrar stabiliteten i scenarier med hög beräkningskapacitet.
Implementeringsväg och utmaningar
Enligt källor i leveranskedjan kommer NVIDIA att implementera denna väsentliga omvandling i två steg:
•2025-2026: Den första generationens Rubin GPU kommer fortfarande att använda kiselmellanlägg. TSMC har bjudit in stora tillverkare att gemensamt utveckla teknik för tillverkning av SiC-mellanlägg.
•2027: SiC-mellanlägg kommer officiellt att integreras i den avancerade förpackningsprocessen.
Denna plan står dock inför många utmaningar, särskilt inom tillverkningsprocesser. Kiselkarbidens hårdhet är jämförbar med diamantens, vilket kräver extremt hög skärteknik. Om skärtekniken är otillräcklig kan SiC-ytan bli vågig, vilket gör den oanvändbar för avancerad förpackning. Utrustningstillverkare som japanska DISCO arbetar med att utveckla ny laserskärningsutrustning för att möta denna utmaning.
Framtidsutsikter
För närvarande kommer SiC-mellanläggsteknik först att användas i de mest avancerade AI-chipsen. TSMC planerar att lansera en 7x reticle CoWoS år 2027 för att integrera fler processorer och minne, vilket ökar mellanläggsarean till 14 400 mm², vilket kommer att driva en större efterfrågan på substrat.
Morgan Stanley förutspår att den globala månatliga förpackningskapaciteten för CoWoS kommer att öka från 38 000 12-tums wafers år 2024 till 83 000 år 2025 och 112 000 år 2026. Denna tillväxt kommer att direkt öka efterfrågan på SiC-mellanlägg.
Även om 12-tums SiC-substrat för närvarande är dyra, förväntas priserna gradvis sjunka till rimliga nivåer i takt med att massproduktionen skalas upp och tekniken mognar, vilket skapar förutsättningar för storskaliga tillämpningar.
SiC-mellanlägg löser inte bara värmeavledningsproblem utan förbättrar också integrationstätheten avsevärt. Arean på 12-tums SiC-substrat är nästan 90 % större än på 8-tumssubstrat, vilket gör att ett enda mellanlägg kan integrera fler Chiplet-moduler och direkt stödja NVIDIAs 7x reticle CoWoS-kapslingskrav.
TSMC samarbetar med japanska företag som DISCO för att utveckla tillverkningsteknik för SiC-mellanlägg. När ny utrustning är på plats kommer tillverkningen av SiC-mellanlägg att fortskrida smidigare, med den tidigaste introduktionen till avancerad kapsling förväntad 2027.
Driven av dessa nyheter presterade SiC-relaterade aktier starkt den 5 september, med en ökning av indexet på 5,76 %. Företag som Tianyue Advanced, Luxshare Precision och Tiantong Co. nådde den dagliga gränsen, medan Jingsheng Mechanical & Electrical och Yintang Intelligent Control steg med över 10 %.
Enligt Daily Economic News planerar NVIDIA att ersätta det mellanliggande substratmaterialet i CoWoS avancerade paketeringsprocess med kiselkarbid i sin nästa generations Rubin-processorutvecklingsplan för att förbättra prestandan.
Offentlig information visar att kiselkarbid har utmärkta fysikaliska egenskaper. Jämfört med kiselkomponenter erbjuder SiC-komponenter fördelar som hög effekttäthet, låg effektförlust och exceptionell högtemperaturstabilitet. Enligt Tianfeng Securities innefattar SiC-industrikedjan uppströms framställning av SiC-substrat och epitaxiella wafers; mellankedjan inkluderar design, tillverkning och paketering/testning av SiC-kraftkomponenter och RF-komponenter.
Nedströms är SiC-tillämpningarna omfattande och täcker över tio branscher, inklusive nya energifordon, solceller, industriell tillverkning, transport, kommunikationsbasstationer och radar. Bland dessa kommer fordonsindustrin att bli det viktigaste tillämpningsområdet för SiC. Enligt Aijian Securities kommer fordonssektorn år 2028 att stå för 74 % av den globala marknaden för kraftbaserade SiC-enheter.
När det gäller den totala marknadsstorleken, enligt Yole Intelligence, var den globala marknaden för konduktiva och halvisolerande SiC-substrat 512 miljoner respektive 242 miljoner dollar år 2022. Det beräknas att den globala SiC-marknaden kommer att nå 2,053 miljarder dollar år 2026, med marknadsstorlekar för konduktiva och halvisolerande SiC-substrat som når 1,62 miljarder dollar respektive 433 miljoner dollar. Den genomsnittliga årliga tillväxttakten (CAGR) för konduktiva och halvisolerande SiC-substrat från 2022 till 2026 förväntas vara 33,37 % respektive 15,66 %.
XKH specialiserar sig på kundanpassad utveckling och global försäljning av kiselkarbidprodukter (SiC) och erbjuder ett fullstorlekssortiment från 5 till 30 cm för både ledande och halvisolerande kiselkarbidsubstrat. Vi stöder personlig anpassning av parametrar som kristallorientering, resistivitet (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) och tjocklek (350–2000 μm). Våra produkter används ofta inom avancerade områden, inklusive nya energifordon, solcellsväxelriktare och industrimotorer. Genom att utnyttja ett robust leveranskedjesystem och ett tekniskt supportteam säkerställer vi snabb respons och exakt leverans, vilket hjälper kunder att förbättra enhetens prestanda och optimera systemkostnaderna.
Publiceringstid: 12 september 2025