Процессоры NVIDIA переходят на термоинтерфейсный материал! Спрос на подложки из карбида кремния (SiC) готов взорваться!​

Тепловое узкое место будущих чипов ИИ преодолевается за счет использования подложек из карбида кремния (SiC).

Согласно сообщениям зарубежных СМИ, NVIDIA планирует заменить промежуточный подложечный материал в процессе передовой упаковки CoWoS своих процессоров следующего поколения на карбид кремния. TSMC пригласила крупных производителей для совместной разработки технологий производства промежуточных подложек из SiC. Этот сдвиг устраняет физические ограничения текущих улучшений производительности чипов ИИ. По мере увеличения мощности GPU интеграция нескольких чипов в кремниевые интерпозеры создает экстремальные тепловые нагрузки, выводя традиционные кремниевые материалы за пределы их возможностей рассеивания тепла.

Карбид кремния, полупроводник с широкой запрещенной зоной, предлагает уникальные преимущества в условиях экстремально высокой мощности и высокого теплового потока. Его основные преимущества в упаковке GPU включают:

1.​​Улучшенное управление тепловым режимом​​: Замена кремниевых интерпозеров на SiC снижает тепловое сопротивление почти на 70%.

2.​Оптимизированная архитектура питания​​: SiC позволяет использовать меньшие и более эффективные модули регуляторов напряжения (VRM), сокращая пути подачи питания и минимизируя резистивные потери для более быстрой и стабильной реакции тока в рабочих нагрузках ИИ.

Эта трансформация напрямую решает проблемы эскалации мощности GPU, обеспечивая высокоэффективное решение для процессоров следующего поколения.

​​Основные преимущества карбида кремния​​

•​2–3× более высокая теплопроводность​​, чем у кремния, что решает проблемы рассеивания тепла в мощных чипах.

•​20–30°C более низкие температуры перехода​​ для повышения стабильности в сценариях высокой производительности.

​​Дорожная карта внедрения и проблемы​​

NVIDIA планирует поэтапный подход:

•​2025–2026​​: GPU первого поколения Rubin сохранят кремниевые интерпозеры, в то время как TSMC сотрудничает с поставщиками для разработки технологий производства SiC.

•​​2027​​: Полномасштабное внедрение интерпозеров из SiC в передовой упаковке.

Основные препятствия включают:

•​Твердость материала​​: Алмазоподобная твердость карбида кремния требует сверхточной резки. Неравномерные поверхности из-за неоптимальной резки делают подложки непригодными для использования. Японская фирма DISCO разрабатывает лазерные системы резки нового поколения для решения этой проблемы.

​​Перспективы рынка​​

•​Раннее внедрение​​: Интерпозеры из SiC впервые появятся во флагманских чипах ИИ. Дизайн CoWoS 7x-mask от TSMC (запуск в 2027 году) расширит площадь интерпозера до 14 400 мм², что увеличит спрос на подложки.

•​Расширение производственных мощностей​​: Morgan Stanley прогнозирует, что ежемесячная мощность CoWoS вырастет с 38 000 12-дюймовых пластин в 2024 году до 83 000 в 2025 году и 112 000 в 2026 году, что напрямую увеличит спрос на интерпозеры из SiC.

•​Тенденции затрат​​: Несмотря на текущие высокие цены, ожидается, что 12-дюймовые подложки из SiC снизятся до жизнеспособного уровня по мере масштабирования производства.

​​Влияние на последующие приложения​​

•​​Плотность интеграции​​: 12-дюймовые подложки из SiC предлагают на 90% большую площадь, чем 8-дюймовые версии, что позволяет размещать больше модулей Chiplet на интерпозер.

•​​Синергия цепочки поставок​​: TSMC и DISCO продвигают исследования и разработки в области производства, коммерческое производство запланировано на 2027 год.

​​

Реакция рынка​​

5 сентября акции, связанные с SiC, выросли на 5,76%, лидерами стали Tianyue Advanced, Luxi Technology и Tianshun Shares. Основные факторы включают:

•Дорожную карту процессора NVIDIA Rubin.

•Превосходные свойства SiC: высокая плотность мощности, низкие потери и термическая стабильность.

​​Прогнозы отрасли​​

•​Размер рынка​​: Мировые рынки проводящих/среднеизолирующих подложек из SiC достигли 512 млн/242 млн в 2022 году, прогнозируется, что к 2026 году они достигнут 1,62 млрд/433 млн (CAGR: 33,37%/15,66%).

•​Приложения​​: Автомобилестроение будет доминировать, составляя 74% устройств питания SiC к 2028 году.

​​Динамика цепочки поставок​​

•​Лидерство​​: Tianyue Advanced (№2 в мире по проводящему SiC), Sanan и Luxi Technology лидируют в производстве.

•​Оборудование​​: Отечественные фирмы, такие как NAURA и Jingce, занимают >60% рынка оборудования для выращивания кристаллов SiC.

​​Риски и возможности​​

•​​Технические препятствия​​: Контроль плотности дефектов и однородность 12-дюймовых пластин остаются критическими задачами.

•​Конкурентоспособность по затратам​​: Масштабирование производства и повышение выхода продукции имеют важное значение для массового внедрения.

​​Заключение​​

Переход NVIDIA на интерпозеры из SiC знаменует собой поворотный момент для передовой упаковки. Хотя технические и стоимостные барьеры сохраняются, синергия между спросом, обусловленным ИИ, и инновациями в области материалов позиционирует SiC как краеугольный камень инфраструктуры полупроводников следующего поколения.

ZMSH специализируется на изготовлении и поставке подложек из карбида кремния (SiC) с проводимостью/полуизоляцией размером 2–12 дюймов, предлагая индивидуальные решения для ориентации кристаллов (<100>/<111>), удельного сопротивления (10⁻³–10⁰ Ω·см) и толщины (350–2000 мкм) для удовлетворения потребностей силовой электроники, радиочастотных устройств и оптоэлектронных приложений.

Мы предоставляем передовую прецизионную обработку для компонентов SiC сложной формы, достигая допусков ±0,01 мм в процессах резки, шлифовки и полировки. Наше сквозное техническое сотрудничество охватывает резку пластин, финишную обработку поверхности и оптимизацию упаковки, обеспечивая совместимость с высокотемпературным соединением и передовыми требованиями к инкапсуляции.