Procesory NVIDIA przechodzą na materiał interfejsu termicznego! Popyt na podłoża SiC ma eksplodować!
Wąskie gardło termiczne przyszłych układów AI jest pokonywane przez materiały podłoża z węglika krzemu (SiC).
Według doniesień zagranicznych mediów, NVIDIA planuje zastąpić materiał pośredniego podłoża w procesie zaawansowanego pakowania CoWoS swoich procesorów nowej generacji węglikiem krzemu. TSMC zaprosiło głównych producentów do wspólnego opracowania technologii produkcji pośrednich podłoży SiC. Ta zmiana rozwiązuje fizyczne ograniczenia obecnych ulepszeń wydajności układów AI. Wraz ze wzrostem mocy GPU, integracja wielu układów w interposerach krzemowych generuje ekstremalne wymagania termiczne, przekraczając możliwości odprowadzania ciepła tradycyjnych materiałów krzemowych.
Węglik krzemu, półprzewodnik o szerokiej przerwie energetycznej, oferuje unikalne zalety w ekstremalnych warunkach wysokiej mocy i wysokiego strumienia cieplnego. Jego główne korzyści w pakowaniu GPU obejmują:
1.Ulepszone zarządzanie termiczne: Zastąpienie interposerów krzemowych SiC zmniejsza opór termiczny o prawie 70%.
2.Zoptymalizowana architektura zasilania: SiC umożliwia mniejsze, bardziej wydajne moduły regulatora napięcia (VRM), skracając ścieżki dostarczania zasilania i minimalizując straty rezystancyjne dla szybszych, stabilnych odpowiedzi prądowych w obciążeniach AI.
Ta transformacja bezpośrednio rozwiązuje wyzwania związane ze wzrostem mocy GPU, zapewniając wysoce wydajne rozwiązanie dla procesorów nowej generacji.
Kluczowe zalety węglika krzemu
•2–3× wyższa przewodność cieplna niż krzem, rozwiązująca problemy z rozpraszaniem ciepła w układach o dużej mocy.
•20–30°C niższe temperatury złącza dla poprawy stabilności w scenariuszach o wysokiej wydajności.
Plan wdrożenia i wyzwania
NVIDIA planuje podejście etapowe:
•2025–2026: Pierwsza generacja GPU Rubin zachowa interposery krzemowe, podczas gdy TSMC współpracuje z dostawcami w celu opracowania technologii produkcji SiC.
•2027: Pełne wdrożenie interposerów SiC w zaawansowanym pakowaniu.
Kluczowe przeszkody obejmują:
•Twardość materiału: Twardość węglika krzemu, podobna do diamentu, wymaga ultraprecyzyjnego cięcia. Nierównomierne powierzchnie z powodu nieoptymalnego cięcia sprawiają, że podłoża są bezużyteczne. Japońska firma DISCO opracowuje systemy cięcia laserowego nowej generacji, aby rozwiązać ten problem.
Perspektywy rynkowe
•Wczesne wdrożenie: Interposery SiC po raz pierwszy pojawią się w flagowych układach AI. Projekt CoWoS 7x-mask TSMC (uruchomienie w 2027 r.) rozszerzy powierzchnię interposera do 14 400 mm², napędzając popyt na podłoża.
•Rozbudowa mocy produkcyjnych: Morgan Stanley prognozuje, że miesięczna przepustowość CoWoS wzrośnie z 38 000 12-calowych wafli w 2024 r. do 83 000 w 2025 r. i 112 000 w 2026 r., bezpośrednio zwiększając popyt na interposery SiC.
•Trendy kosztowe: Pomimo obecnych wysokich cen, oczekuje się, że 12-calowe podłoża SiC spadną do opłacalnych poziomów w miarę skalowania produkcji.
Wpływ na aplikacje końcowe
•Gęstość integracji: 12-calowe podłoża SiC oferują o 90% większą powierzchnię niż wersje 8-calowe, umożliwiając więcej modułów Chiplet na interposer.
•Synergia łańcucha dostaw: TSMC i DISCO rozwijają badania i rozwój produkcji, a produkcja komercyjna zaplanowana jest na 2027 rok.
Reakcja rynku
5 września akcje związane z SiC wzrosły o 5,76%, na czele z Tianyue Advanced, Luxi Technology i Tianshun Shares. Kluczowe czynniki to:
•Plan rozwoju procesora Rubin firmy NVIDIA.
•Doskonałe właściwości SiC: wysoka gęstość mocy, niskie straty i stabilność termiczna.
Prognozy branżowe
•Wielkość rynku: Globalne rynki przewodzących/średnioizolacyjnych podłoży SiC osiągnęły 512 mln/242 mln w 2022 r., prognozowane na 1,62 mld/433 mln do 2026 r. (CAGR: 33,37%/15,66%).
•Zastosowania: Motoryzacja zdominuje, stanowiąc 74% urządzeń mocy SiC do 2028 roku.
Dynamika łańcucha dostaw
•Przywództwo: Tianyue Advanced (globalny nr 2 w przewodzącym SiC), Sanan i Luxi Technology przodują w produkcji.
•Sprzęt: Firmy krajowe, takie jak NAURA i Jingce, posiadają >60% udziału w rynku sprzętu do wzrostu kryształów SiC.
Ryzyko i możliwości
•Wyzwania techniczne: Kontrola gęstości defektów i jednorodność 12-calowych wafli pozostają krytycznymi wyzwaniami.
•Konkurencyjność kosztowa: Skalowanie produkcji i poprawa wydajności są niezbędne do masowego wdrożenia.
Wnioski
Przejście NVIDIA na interposery SiC stanowi kluczowy moment dla zaawansowanego pakowania. Chociaż bariery techniczne i kosztowe nadal istnieją, synergia między popytem napędzanym przez AI a innowacjami materiałowymi pozycjonuje SiC jako kamień węgielny infrastruktury półprzewodnikowej nowej generacji.
ZMSH specjalizuje się w dostosowywaniu i dostarczaniu 2-12-calowych przewodzących/półizolacyjnych podłoży z węglika krzemu (SiC), oferując dostosowane rozwiązania dla orientacji kryształów (<100>/<111>), rezystywności (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) i grubości (350–2000 μm), aby sprostać wymaganiom elektroniki mocy, urządzeń RF i zastosowań optoelektronicznych.
Zapewniamy zaawansowaną precyzyjną obróbkę dla komponentów SiC o złożonych kształtach, osiągając tolerancje ±0,01 mm w procesach cięcia, szlifowania i polerowania. Nasza kompleksowa współpraca techniczna obejmuje cięcie wafli, wykańczanie powierzchni i optymalizację pakowania, zapewniając kompatybilność z wymaganiami dotyczącymi łączenia w wysokiej temperaturze i zaawansowanej enkapsulacji.
Procesory NVIDIA przechodzą na materiał interfejsu termicznego! Popyt na podłoża SiC ma eksplodować!
Wąskie gardło termiczne przyszłych układów AI jest pokonywane przez materiały podłoża z węglika krzemu (SiC).
Według doniesień zagranicznych mediów, NVIDIA planuje zastąpić materiał pośredniego podłoża w procesie zaawansowanego pakowania CoWoS swoich procesorów nowej generacji węglikiem krzemu. TSMC zaprosiło głównych producentów do wspólnego opracowania technologii produkcji pośrednich podłoży SiC. Ta zmiana rozwiązuje fizyczne ograniczenia obecnych ulepszeń wydajności układów AI. Wraz ze wzrostem mocy GPU, integracja wielu układów w interposerach krzemowych generuje ekstremalne wymagania termiczne, przekraczając możliwości odprowadzania ciepła tradycyjnych materiałów krzemowych.
Węglik krzemu, półprzewodnik o szerokiej przerwie energetycznej, oferuje unikalne zalety w ekstremalnych warunkach wysokiej mocy i wysokiego strumienia cieplnego. Jego główne korzyści w pakowaniu GPU obejmują:
1.Ulepszone zarządzanie termiczne: Zastąpienie interposerów krzemowych SiC zmniejsza opór termiczny o prawie 70%.
2.Zoptymalizowana architektura zasilania: SiC umożliwia mniejsze, bardziej wydajne moduły regulatora napięcia (VRM), skracając ścieżki dostarczania zasilania i minimalizując straty rezystancyjne dla szybszych, stabilnych odpowiedzi prądowych w obciążeniach AI.
Ta transformacja bezpośrednio rozwiązuje wyzwania związane ze wzrostem mocy GPU, zapewniając wysoce wydajne rozwiązanie dla procesorów nowej generacji.
Kluczowe zalety węglika krzemu
•2–3× wyższa przewodność cieplna niż krzem, rozwiązująca problemy z rozpraszaniem ciepła w układach o dużej mocy.
•20–30°C niższe temperatury złącza dla poprawy stabilności w scenariuszach o wysokiej wydajności.
Plan wdrożenia i wyzwania
NVIDIA planuje podejście etapowe:
•2025–2026: Pierwsza generacja GPU Rubin zachowa interposery krzemowe, podczas gdy TSMC współpracuje z dostawcami w celu opracowania technologii produkcji SiC.
•2027: Pełne wdrożenie interposerów SiC w zaawansowanym pakowaniu.
Kluczowe przeszkody obejmują:
•Twardość materiału: Twardość węglika krzemu, podobna do diamentu, wymaga ultraprecyzyjnego cięcia. Nierównomierne powierzchnie z powodu nieoptymalnego cięcia sprawiają, że podłoża są bezużyteczne. Japońska firma DISCO opracowuje systemy cięcia laserowego nowej generacji, aby rozwiązać ten problem.
Perspektywy rynkowe
•Wczesne wdrożenie: Interposery SiC po raz pierwszy pojawią się w flagowych układach AI. Projekt CoWoS 7x-mask TSMC (uruchomienie w 2027 r.) rozszerzy powierzchnię interposera do 14 400 mm², napędzając popyt na podłoża.
•Rozbudowa mocy produkcyjnych: Morgan Stanley prognozuje, że miesięczna przepustowość CoWoS wzrośnie z 38 000 12-calowych wafli w 2024 r. do 83 000 w 2025 r. i 112 000 w 2026 r., bezpośrednio zwiększając popyt na interposery SiC.
•Trendy kosztowe: Pomimo obecnych wysokich cen, oczekuje się, że 12-calowe podłoża SiC spadną do opłacalnych poziomów w miarę skalowania produkcji.
Wpływ na aplikacje końcowe
•Gęstość integracji: 12-calowe podłoża SiC oferują o 90% większą powierzchnię niż wersje 8-calowe, umożliwiając więcej modułów Chiplet na interposer.
•Synergia łańcucha dostaw: TSMC i DISCO rozwijają badania i rozwój produkcji, a produkcja komercyjna zaplanowana jest na 2027 rok.
Reakcja rynku
5 września akcje związane z SiC wzrosły o 5,76%, na czele z Tianyue Advanced, Luxi Technology i Tianshun Shares. Kluczowe czynniki to:
•Plan rozwoju procesora Rubin firmy NVIDIA.
•Doskonałe właściwości SiC: wysoka gęstość mocy, niskie straty i stabilność termiczna.
Prognozy branżowe
•Wielkość rynku: Globalne rynki przewodzących/średnioizolacyjnych podłoży SiC osiągnęły 512 mln/242 mln w 2022 r., prognozowane na 1,62 mld/433 mln do 2026 r. (CAGR: 33,37%/15,66%).
•Zastosowania: Motoryzacja zdominuje, stanowiąc 74% urządzeń mocy SiC do 2028 roku.
Dynamika łańcucha dostaw
•Przywództwo: Tianyue Advanced (globalny nr 2 w przewodzącym SiC), Sanan i Luxi Technology przodują w produkcji.
•Sprzęt: Firmy krajowe, takie jak NAURA i Jingce, posiadają >60% udziału w rynku sprzętu do wzrostu kryształów SiC.
Ryzyko i możliwości
•Wyzwania techniczne: Kontrola gęstości defektów i jednorodność 12-calowych wafli pozostają krytycznymi wyzwaniami.
•Konkurencyjność kosztowa: Skalowanie produkcji i poprawa wydajności są niezbędne do masowego wdrożenia.
Wnioski
Przejście NVIDIA na interposery SiC stanowi kluczowy moment dla zaawansowanego pakowania. Chociaż bariery techniczne i kosztowe nadal istnieją, synergia między popytem napędzanym przez AI a innowacjami materiałowymi pozycjonuje SiC jako kamień węgielny infrastruktury półprzewodnikowej nowej generacji.
ZMSH specjalizuje się w dostosowywaniu i dostarczaniu 2-12-calowych przewodzących/półizolacyjnych podłoży z węglika krzemu (SiC), oferując dostosowane rozwiązania dla orientacji kryształów (<100>/<111>), rezystywności (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) i grubości (350–2000 μm), aby sprostać wymaganiom elektroniki mocy, urządzeń RF i zastosowań optoelektronicznych.
Zapewniamy zaawansowaną precyzyjną obróbkę dla komponentów SiC o złożonych kształtach, osiągając tolerancje ±0,01 mm w procesach cięcia, szlifowania i polerowania. Nasza kompleksowa współpraca techniczna obejmuje cięcie wafli, wykańczanie powierzchni i optymalizację pakowania, zapewniając kompatybilność z wymaganiami dotyczącymi łączenia w wysokiej temperaturze i zaawansowanej enkapsulacji.
