Spis treści
1. Wąskie gardło w rozpraszaniu ciepła w układach AI i przełom w materiałach z węglika krzemu
2. Charakterystyka i zalety techniczne podłoży z węglika krzemu
3. Plany strategiczne i wspólny rozwój firm NVIDIA i TSMC
4. Ścieżka wdrożenia i kluczowe wyzwania techniczne
5. Perspektywy rynkowe i rozbudowa mocy produkcyjnych
6.Wpływ na łańcuch dostaw i wydajność powiązanych firm
7. Szerokie zastosowania i ogólna wielkość rynku węglika krzemu
8. Indywidualne rozwiązania i wsparcie produktu XKH
Wąskie gardło w odprowadzaniu ciepła w przyszłych układach AI jest pokonywane przez materiały podłoża z węglika krzemu (SiC).
Według doniesień zagranicznych mediów, NVIDIA planuje zastąpić materiał podłoża pośredniego w zaawansowanym procesie pakowania CoWoS swoich procesorów nowej generacji węglikiem krzemu. TSMC zaprosiło głównych producentów do wspólnego opracowania technologii produkcji podłoży pośrednich SiC.
Głównym powodem jest to, że poprawa wydajności obecnych układów AI napotyka ograniczenia fizyczne. Wraz ze wzrostem mocy GPU, integracja wielu układów w interposerach krzemowych generuje ekstremalnie wysokie zapotrzebowanie na odprowadzanie ciepła. Ciepło generowane w układach zbliża się do limitu, a tradycyjne interposery krzemowe nie są w stanie skutecznie sprostać temu wyzwaniu.
Procesory NVIDIA zmieniają materiały do odprowadzania ciepła! Popyt na podłoża z węglika krzemu gwałtownie rośnie! Węglik krzemu to półprzewodnik o szerokiej przerwie energetycznej, a jego unikalne właściwości fizyczne zapewniają mu znaczną przewagę w ekstremalnych warunkach, charakteryzujących się dużą mocą i wysokim strumieniem ciepła. W zaawansowanych obudowach GPU oferuje on dwie podstawowe zalety:
1. Zdolność rozpraszania ciepła: Zastąpienie przekładek krzemowych przekładkami SiC może zmniejszyć opór cieplny o blisko 70%.
2. Wydajna architektura zasilania: SiC umożliwia tworzenie wydajniejszych, mniejszych modułów regulatorów napięcia, co znacznie skraca ścieżki dostarczania mocy, zmniejsza straty w obwodach i zapewnia szybsze, bardziej stabilne dynamiczne reakcje prądowe dla obciążeń obliczeniowych AI.
Celem tej transformacji jest rozwiązanie problemów z odprowadzaniem ciepła, które powstają w wyniku ciągłego wzrostu mocy procesorów graficznych, co przełoży się na wydajniejsze rozwiązanie dla układów obliczeniowych o wysokiej wydajności.
Przewodność cieplna węglika krzemu jest 2-3 razy wyższa niż krzemu, co skutecznie poprawia efektywność zarządzania temperaturą i rozwiązuje problemy z odprowadzaniem ciepła w układach dużej mocy. Jego doskonałe parametry termiczne pozwalają obniżyć temperaturę złączy układów GPU o 20-30°C, znacząco zwiększając stabilność w zastosowaniach wymagających dużej mocy obliczeniowej.
Ścieżka wdrożenia i wyzwania
Według źródeł w łańcuchu dostaw firma NVIDIA przeprowadzi transformację materiałów w dwóch etapach:
•2025-2026: Pierwsza generacja procesorów graficznych Rubin nadal będzie korzystać z interposerów krzemowych. TSMC zaprosiło głównych producentów do wspólnego opracowania technologii produkcji interposerów SiC.
•2027: Interposery SiC zostaną oficjalnie zintegrowane z zaawansowanym procesem pakowania.
Jednak ten plan wiąże się z wieloma wyzwaniami, szczególnie w procesach produkcyjnych. Twardość węglika krzemu jest porównywalna z twardością diamentu, co wymaga niezwykle zaawansowanej technologii cięcia. Jeśli technologia cięcia okaże się niewystarczająca, powierzchnia SiC może stać się pofalowana, uniemożliwiając jej wykorzystanie w zaawansowanych procesach pakowania. Producenci sprzętu, tacy jak japońska firma DISCO, pracują nad opracowaniem nowych urządzeń do cięcia laserowego, aby sprostać temu wyzwaniu.
Perspektywy na przyszłość
Obecnie technologia interposerów SiC będzie po raz pierwszy wykorzystywana w najnowocześniejszych układach AI. TSMC planuje wprowadzić na rynek w 2027 roku system CoWoS z siatką 7x, który zintegruje więcej procesorów i pamięci, zwiększając powierzchnię interposera do 14 400 mm², co zwiększy popyt na podłoża.
Morgan Stanley przewiduje, że globalne miesięczne zdolności produkcyjne w technologii CoWoS wzrosną z 38 000 12-calowych płytek w 2024 r. do 83 000 w 2025 r. i 112 000 w 2026 r. Wzrost ten bezpośrednio wpłynie na popyt na przekładki SiC.
Mimo że 12-calowe podłoża SiC są obecnie drogie, można się spodziewać, że ich ceny będą stopniowo spadać do rozsądnych poziomów w miarę zwiększania skali produkcji i dojrzewania technologii, co stworzy warunki do zastosowań na dużą skalę.
Interposery SiC nie tylko rozwiązują problemy z odprowadzaniem ciepła, ale także znacząco zwiększają gęstość integracji. Powierzchnia 12-calowych podłoży SiC jest prawie o 90% większa niż w przypadku podłoży 8-calowych, co pozwala na integrację większej liczby modułów Chiplet za pomocą jednego interposera, bezpośrednio wspierając wymagania NVIDIA dotyczące obudów CoWoS z siatką 7x.
TSMC współpracuje z japońskimi firmami, takimi jak DISCO, nad rozwojem technologii produkcji interposerów SiC. Po zainstalowaniu nowych urządzeń, produkcja interposerów SiC będzie przebiegać sprawniej, a najwcześniejsze wprowadzenie do zaawansowanych rozwiązań w zakresie obudów jest spodziewane w 2027 roku.
W odpowiedzi na te doniesienia akcje spółek SiC zanotowały 5 września silne wzrosty, a indeks wzrósł o 5,76%. Spółki takie jak Tianyue Advanced, Luxshare Precision i Tiantong Co. osiągnęły dzienny limit wzrostów, podczas gdy akcje Jingsheng Mechanical & Electrical i Yintang Intelligent Control wzrosły o ponad 10%.
Jak podaje Daily Economic News, w celu zwiększenia wydajności firma NVIDIA planuje zastąpić pośredni materiał podłoża w zaawansowanym procesie pakowania CoWoS węglikiem krzemu w swoim projekcie rozwoju procesora Rubin nowej generacji.
Informacje publiczne wskazują, że węglik krzemu charakteryzuje się doskonałymi właściwościami fizycznymi. W porównaniu z urządzeniami krzemowymi, urządzenia SiC oferują takie zalety, jak wysoka gęstość mocy, niskie straty mocy i wyjątkowa stabilność w wysokich temperaturach. Według Tianfeng Securities, łańcuch dostaw przemysłu SiC obejmuje przygotowanie podłoży SiC i płytek epitaksjalnych; łańcuch dostaw obejmuje projektowanie, produkcję oraz pakowanie i testowanie urządzeń mocy SiC i urządzeń RF.
Zastosowania SiC w downstreamie są rozległe i obejmują ponad dziesięć branż, w tym pojazdy napędzane nowymi źródłami energii, fotowoltaikę, produkcję przemysłową, transport, stacje bazowe i radary. Spośród nich motoryzacja stanie się głównym obszarem zastosowań SiC. Według Aijian Securities, do 2028 roku sektor motoryzacyjny będzie odpowiadał za 74% globalnego rynku urządzeń SiC.
Według Yole Intelligence, globalny rynek przewodzących i półizolacyjnych podłoży SiC w 2022 roku wynosił odpowiednio 512 milionów i 242 miliony. Prognozuje się, że do 2026 roku globalny rynek SiC osiągnie 2,053 miliarda, a przewodzące i półizolacyjne podłoży SiC osiągną odpowiednio 1,62 miliarda i 433 miliony dolarów. Przewiduje się, że skumulowane roczne stopy wzrostu (CAGR) dla przewodzących i półizolacyjnych podłoży SiC w latach 2022-2026 wyniosą odpowiednio 33,37% i 15,66%.
Firma XKH specjalizuje się w rozwoju i globalnej sprzedaży produktów z węglika krzemu (SiC) na zamówienie, oferując pełen zakres rozmiarów od 2 do 12 cali, zarówno dla przewodzących, jak i półizolacyjnych podłoży z węglika krzemu. Wspieramy spersonalizowane dostosowanie parametrów, takich jak orientacja kryształów, rezystywność (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) i grubość (350–2000 μm). Nasze produkty znajdują szerokie zastosowanie w zaawansowanych zastosowaniach, takich jak pojazdy elektryczne, falowniki fotowoltaiczne i silniki przemysłowe. Wykorzystując solidny system łańcucha dostaw i zespół wsparcia technicznego, zapewniamy szybką reakcję i precyzyjną dostawę, pomagając klientom w zwiększaniu wydajności urządzeń i optymalizacji kosztów systemu.
Czas publikacji: 12 września 2025 r.