Оглавление
1. Проблема теплоотвода в чипах для искусственного интеллекта и прорыв в области материалов на основе карбида кремния.
2. Характеристики и технические преимущества подложек из карбида кремния.
3. Стратегические планы и совместная разработка NVIDIA и TSMC
4. Путь внедрения и основные технические проблемы
5. Перспективы рынка и расширение производственных мощностей
6. Влияние на цепочку поставок и показатели деятельности смежных компаний.
7. Широкое применение и общий размер рынка карбида кремния.
8. Индивидуальные решения и поддержка продукции от XKH.
Проблема теплоотвода в будущих чипах искусственного интеллекта решается за счет использования подложек из карбида кремния (SiC).
Согласно сообщениям зарубежных СМИ, NVIDIA планирует заменить промежуточный материал подложки в усовершенствованном процессе упаковки CoWoS своих процессоров следующего поколения на карбид кремния. Компания TSMC пригласила крупных производителей к совместной разработке технологий производства промежуточных подложек из SiC.
Основная причина заключается в том, что повышение производительности современных чипов для ИИ столкнулось с физическими ограничениями. По мере увеличения мощности графических процессоров интеграция нескольких чипов в кремниевые межсоединительные платы приводит к чрезвычайно высоким требованиям к теплоотводу. Тепло, выделяемое внутри чипов, приближается к своему пределу, и традиционные кремниевые межсоединительные платы не могут эффективно решить эту проблему.
Процессоры NVIDIA переходят на новые материалы для рассеивания тепла! Спрос на подложки из карбида кремния вот-вот резко возрастет! Карбид кремния — это широкозонный полупроводник, и его уникальные физические свойства дают ему значительные преимущества в экстремальных условиях с высокой мощностью и высоким тепловым потоком. В современных системах упаковки графических процессоров он предлагает два основных преимущества:
1. Теплоотводящие возможности: Замена кремниевых интерпозеров на интерпозеры из карбида кремния позволяет снизить тепловое сопротивление почти на 70%.
2. Эффективная архитектура питания: SiC позволяет создавать более эффективные и компактные модули стабилизаторов напряжения, значительно сокращая пути передачи питания, уменьшая потери в цепях и обеспечивая более быструю и стабильную динамическую реакцию тока для вычислительных нагрузок ИИ.
Цель этой трансформации — решить проблемы рассеивания тепла, вызванные постоянно растущей мощностью графических процессоров, и обеспечить более эффективное решение для высокопроизводительных вычислительных чипов.
Теплопроводность карбида кремния в 2-3 раза выше, чем у кремния, что эффективно повышает эффективность управления тепловым режимом и решает проблемы рассеивания тепла в мощных чипах. Его превосходные тепловые характеристики позволяют снизить температуру перехода графических процессоров на 20-30 °C, значительно повышая стабильность в условиях высоких вычислительных нагрузок.
Путь внедрения и проблемы
Согласно источникам в цепочке поставок, NVIDIA осуществит эту трансформацию материала в два этапа:
• 2025-2026: В первом поколении графических процессоров Rubin по-прежнему будут использоваться кремниевые интерпозеры. Компания TSMC пригласила крупных производителей к совместной разработке технологии производства SiC-интерпозеров.
• 2027 год: SiC-интерпозеры будут официально интегрированы в передовой процесс упаковки.
Однако этот план сталкивается со многими проблемами, особенно в производственных процессах. Твердость карбида кремния сравнима с твердостью алмаза, что требует чрезвычайно высоких технологий резки. Если технология резки окажется неэффективной, поверхность SiC может стать волнистой, что сделает ее непригодной для использования в современных упаковочных технологиях. Производители оборудования, такие как японская компания DISCO, работают над разработкой нового оборудования для лазерной резки, чтобы решить эту проблему.
Перспективы на будущее
В настоящее время технология межсоединительных плат из карбида кремния (SiC) сначала будет использоваться в самых передовых чипах для искусственного интеллекта. Компания TSMC планирует выпустить CoWoS-матрицу с 7-кратным увеличением размера в 2027 году для интеграции большего количества процессоров и памяти, увеличив площадь межсоединительной платы до 14 400 мм², что приведет к росту спроса на подложки.
По прогнозам Morgan Stanley, глобальная ежемесячная мощность по упаковке CoWoS-чипов вырастет с 38 000 12-дюймовых пластин в 2024 году до 83 000 в 2025 году и 112 000 в 2026 году. Этот рост напрямую увеличит спрос на SiC-интерпозеры.
Хотя в настоящее время 12-дюймовые подложки из карбида кремния (SiC) стоят дорого, ожидается, что цены постепенно снизятся до приемлемого уровня по мере наращивания объемов массового производства и совершенствования технологий, что создаст условия для крупномасштабного применения.
Межсоединительные элементы из карбида кремния (SiC) не только решают проблемы рассеивания тепла, но и значительно повышают плотность интеграции. Площадь 12-дюймовых подложек из SiC почти на 90% больше, чем у 8-дюймовых, что позволяет использовать один межсоединительный элемент для интеграции большего количества модулей Chiplet, напрямую удовлетворяя требованиям NVIDIA к упаковке CoWoS с 7-кратным увеличением размера фотошаблона.
TSMC сотрудничает с японскими компаниями, такими как DISCO, для разработки технологии производства SiC-интерпозеров. После внедрения нового оборудования производство SiC-интерпозеров будет развиваться более плавно, а переход на передовые технологии корпусирования ожидается не ранее 2027 года.
Под влиянием этих новостей акции компаний, связанных с карбидом кремния, показали сильный рост 5 сентября, при этом индекс вырос на 5,76%. Акции таких компаний, как Tianyue Advanced, Luxshare Precision и Tiantong Co., достигли дневного максимума роста, а акции Jingsheng Mechanical & Electrical и Yintang Intelligent Control подскочили более чем на 10%.
Согласно изданию Daily Economic News, для повышения производительности NVIDIA планирует заменить промежуточный материал подложки в усовершенствованном процессе упаковки CoWoS на карбид кремния в рамках проекта разработки процессоров Rubin следующего поколения.
Общедоступная информация свидетельствует о том, что карбид кремния обладает превосходными физическими свойствами. По сравнению с кремниевыми устройствами, устройства на основе карбида кремния (SiC) предлагают такие преимущества, как высокая плотность мощности, низкие потери мощности и исключительная высокотемпературная стабильность. По данным Tianfeng Securities, восходящая цепочка в индустрии SiC включает подготовку подложек и эпитаксиальных пластин из SiC; промежуточная цепочка включает проектирование, производство и упаковку/тестирование силовых и радиочастотных устройств на основе SiC.
В дальнейшем сфера применения SiC значительно расширилась и охватывает более десяти отраслей, включая электромобили, фотовольтаику, промышленное производство, транспорт, базовые станции связи и радары. Среди них автомобильная промышленность станет ключевой областью применения SiC. По данным Aijian Securities, к 2028 году на автомобильный сектор будет приходиться 74% мирового рынка силовых устройств на основе SiC.
Согласно данным Yole Intelligence, общий объем мирового рынка проводящих и полуизолирующих подложек из карбида кремния (SiC) в 2022 году составил 512 миллионов и 242 миллиона долларов соответственно. Прогнозируется, что к 2026 году объем мирового рынка SiC достигнет 2,053 миллиарда долларов, при этом объемы рынков проводящих и полуизолирующих подложек из SiC составят 1,62 миллиарда и 433 миллиона долларов соответственно. Ожидается, что среднегодовой темп роста (CAGR) для проводящих и полуизолирующих подложек из SiC в период с 2022 по 2026 год составит 33,37% и 15,66% соответственно.
Компания XKH специализируется на разработке и глобальных продажах изделий из карбида кремния (SiC), предлагая полный диапазон размеров от 2 до 12 дюймов как для проводящих, так и для полуизолирующих подложек из карбида кремния. Мы поддерживаем индивидуальную настройку параметров, таких как ориентация кристалла, удельное сопротивление (10⁻³–10¹⁰ Ом·см) и толщина (350–2000 мкм). Наша продукция широко используется в высокотехнологичных областях, включая электромобили, фотоэлектрические инверторы и промышленные двигатели. Благодаря надежной системе поставок и команде технической поддержки мы обеспечиваем быструю реакцию и точную доставку, помогая клиентам повышать производительность устройств и оптимизировать системные затраты.
Дата публикации: 12 сентября 2025 г.