Sommario
1. Collo di bottiglia nella dissipazione del calore nei chip AI e la svolta dei materiali in carburo di silicio
2. Caratteristiche e vantaggi tecnici dei substrati di carburo di silicio
3. Piani strategici e sviluppo collaborativo di NVIDIA e TSMC
4.Percorso di implementazione e principali sfide tecniche
5. Prospettive di mercato ed espansione della capacità
6. Impatto sulla catena di fornitura e sulle prestazioni delle aziende correlate
7.Ampie applicazioni e dimensioni complessive del mercato del carburo di silicio
8.Soluzioni personalizzate e supporto prodotti XKH
Il collo di bottiglia dovuto alla dissipazione del calore dei futuri chip di intelligenza artificiale verrà superato grazie ai materiali di substrato in carburo di silicio (SiC).
Secondo quanto riportato dai media stranieri, NVIDIA prevede di sostituire il materiale del substrato intermedio nel processo di packaging avanzato CoWoS dei suoi processori di prossima generazione con il carburo di silicio. TSMC ha invitato i principali produttori a sviluppare congiuntamente tecnologie di produzione per substrati intermedi in SiC.
Il motivo principale è che il miglioramento delle prestazioni degli attuali chip di intelligenza artificiale ha incontrato limitazioni fisiche. Con l'aumento della potenza delle GPU, l'integrazione di più chip in interposer in silicio genera esigenze di dissipazione del calore estremamente elevate. Il calore generato all'interno dei chip sta raggiungendo il suo limite e gli interposer in silicio tradizionali non sono in grado di affrontare efficacemente questa sfida.
I processori NVIDIA cambiano i materiali di dissipazione del calore! La domanda di substrati in carburo di silicio è destinata a esplodere! Il carburo di silicio è un semiconduttore ad ampio bandgap e le sue proprietà fisiche uniche gli conferiscono vantaggi significativi in ambienti estremi con elevata potenza e flusso termico elevato. Nel packaging avanzato delle GPU, offre due vantaggi fondamentali:
1. Capacità di dissipazione del calore: la sostituzione degli interposer in silicio con interposer in SiC può ridurre la resistenza termica di quasi il 70%.
2. Architettura di potenza efficiente: il SiC consente la creazione di moduli regolatori di tensione più efficienti e più piccoli, accorciando significativamente i percorsi di erogazione dell'energia, riducendo le perdite del circuito e fornendo risposte di corrente dinamica più rapide e stabili per i carichi di elaborazione dell'intelligenza artificiale.
Questa trasformazione mira a risolvere i problemi di dissipazione del calore causati dal continuo aumento della potenza delle GPU, offrendo una soluzione più efficiente per i chip di elaborazione ad alte prestazioni.
La conduttività termica del carburo di silicio è 2-3 volte superiore a quella del silicio, migliorando efficacemente l'efficienza della gestione termica e risolvendo i problemi di dissipazione del calore nei chip ad alta potenza. Le sue eccellenti prestazioni termiche possono ridurre la temperatura di giunzione dei chip GPU di 20-30 °C, migliorando significativamente la stabilità in scenari di elaborazione ad alta potenza.
Percorso di implementazione e sfide
Secondo fonti della catena di fornitura, NVIDIA implementerà questa trasformazione dei materiali in due fasi:
•2025-2026: La GPU Rubin di prima generazione continuerà a utilizzare interposer in silicio. TSMC ha invitato i principali produttori a sviluppare congiuntamente una tecnologia di produzione di interposer in SiC.
•2027: Gli interpositori SiC saranno ufficialmente integrati nel processo di confezionamento avanzato.
Tuttavia, questo piano si scontra con numerose sfide, in particolare nei processi produttivi. La durezza del carburo di silicio è paragonabile a quella del diamante e richiede una tecnologia di taglio estremamente avanzata. Se la tecnologia di taglio non è adeguata, la superficie del SiC potrebbe diventare ondulata, rendendola inutilizzabile per imballaggi avanzati. Produttori di apparecchiature come la giapponese DISCO stanno lavorando allo sviluppo di nuove apparecchiature di taglio laser per affrontare questa sfida.
Prospettive future
Attualmente, la tecnologia degli interposer in SiC verrà utilizzata per la prima volta nei chip AI più avanzati. TSMC prevede di lanciare un CoWoS con reticolo 7x nel 2027 per integrare più processori e memoria, aumentando l'area dell'interposer a 14.400 mm², il che determinerà una maggiore domanda di substrati.
Morgan Stanley prevede che la capacità di confezionamento mensile globale di CoWoS aumenterà da 38.000 wafer da 12 pollici nel 2024 a 83.000 nel 2025 e 112.000 nel 2026. Questa crescita stimolerà direttamente la domanda di interposer SiC.
Sebbene i substrati SiC da 12 pollici siano attualmente costosi, si prevede che i prezzi scenderanno gradualmente a livelli ragionevoli man mano che la produzione di massa aumenterà e la tecnologia maturerà, creando le condizioni per applicazioni su larga scala.
Gli interposer SiC non solo risolvono i problemi di dissipazione del calore, ma migliorano anche significativamente la densità di integrazione. L'area dei substrati SiC da 12 pollici è quasi il 90% più grande di quella dei substrati da 8 pollici, consentendo a un singolo interposer di integrare più moduli Chiplet, supportando direttamente i requisiti di packaging CoWoS con reticolo 7x di NVIDIA.
TSMC sta collaborando con aziende giapponesi come DISCO per sviluppare la tecnologia di produzione di interposer in SiC. Una volta installate le nuove attrezzature, la produzione di interposer in SiC procederà più agevolmente, con l'ingresso nel packaging avanzato previsto per il 2027.
Sulla spinta di questa notizia, i titoli azionari legati al SiC hanno registrato un andamento positivo il 5 settembre, con l'indice in rialzo del 5,76%. Aziende come Tianyue Advanced, Luxshare Precision e Tiantong Co. hanno raggiunto il limite giornaliero di rialzo, mentre Jingsheng Mechanical & Electrical e Yintang Intelligent Control sono balzate di oltre il 10%.
Secondo il Daily Economic News, per migliorare le prestazioni, NVIDIA prevede di sostituire il materiale del substrato intermedio nel processo di packaging avanzato CoWoS con il carburo di silicio nel suo progetto di sviluppo del processore Rubin di prossima generazione.
Le informazioni pubbliche mostrano che il carburo di silicio possiede eccellenti proprietà fisiche. Rispetto ai dispositivi in silicio, i dispositivi in SiC offrono vantaggi quali elevata densità di potenza, basse perdite di potenza ed eccezionale stabilità alle alte temperature. Secondo Tianfeng Securities, la filiera del SiC a monte comprende la preparazione di substrati in SiC e wafer epitassiali; il midstream include la progettazione, la produzione e il confezionamento/collaudo di dispositivi di potenza in SiC e dispositivi RF.
A valle, le applicazioni del SiC sono vaste e coprono oltre dieci settori, tra cui veicoli a nuova energia, fotovoltaico, produzione industriale, trasporti, stazioni base per comunicazioni e radar. Tra questi, l'automotive diventerà il principale campo di applicazione del SiC. Secondo Aijian Securities, entro il 2028, il settore automobilistico rappresenterà il 74% del mercato globale dei dispositivi di potenza in SiC.
In termini di dimensioni complessive del mercato, secondo Yole Intelligence, nel 2022 il mercato globale dei substrati SiC conduttivi e semi-isolanti era rispettivamente di 512 milioni e 242 milioni. Si prevede che entro il 2026 il mercato globale del SiC raggiungerà i 2,053 miliardi, mentre il mercato dei substrati SiC conduttivi e semi-isolanti raggiungerà rispettivamente 1,62 miliardi e 433 milioni di dollari. I tassi di crescita annui composti (CAGR) per i substrati SiC conduttivi e semi-isolanti dal 2022 al 2026 dovrebbero essere rispettivamente del 33,37% e del 15,66%.
XKH è specializzata nello sviluppo personalizzato e nella vendita globale di prodotti in carburo di silicio (SiC), offrendo una gamma completa di dimensioni da 2 a 12 pollici per substrati in carburo di silicio sia conduttivi che semiisolanti. Supportiamo la personalizzazione di parametri quali orientamento dei cristalli, resistività (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) e spessore (350–2000 μm). I nostri prodotti sono ampiamente utilizzati in settori di fascia alta, tra cui veicoli a nuova energia, inverter fotovoltaici e motori industriali. Sfruttando un solido sistema di supply chain e un team di supporto tecnico, garantiamo risposte rapide e consegne precise, aiutando i clienti a migliorare le prestazioni dei dispositivi e ottimizzare i costi di sistema.
Data di pubblicazione: 12 settembre 2025