Sadržaj
1. Usko grlo u odvođenju toplote kod AI čipova i proboj silicijum karbidnih materijala
2. Karakteristike i tehničke prednosti silicijum karbidnih supstrata
3. Strateški planovi i kolaborativni razvoj kompanija NVIDIA i TSMC
4. Put implementacije i ključni tehnički izazovi
5. Tržišni izgledi i proširenje kapaciteta
6. Uticaj na lanac snabdijevanja i performanse povezanih kompanija
7. Široka primjena i ukupna veličina tržišta silicijum karbida
8. XKH-ova prilagođena rješenja i podrška za proizvode
Usko grlo u odvođenju toplote budućih AI čipova prevazilazi se silicijum-karbidnim (SiC) supstratnim materijalima.
Prema izvještajima stranih medija, NVIDIA planira zamijeniti materijal međusupstrata u naprednom procesu pakiranja CoWoS svojih procesora sljedeće generacije silicijum karbidom. TSMC je pozvao velike proizvođače da zajednički razviju proizvodne tehnologije za SiC međusupstrate.
Primarni razlog je taj što je poboljšanje performansi trenutnih AI čipova naišlo na fizička ograničenja. Kako se snaga GPU-a povećava, integriranje više čipova u silicijumske interpozere generira izuzetno visoke zahtjeve za odvođenjem topline. Toplota generirana unutar čipova približava se svojoj granici, a tradicionalni silicijumski interpozeri ne mogu efikasno riješiti ovaj izazov.
NVIDIA procesori mijenjaju materijale za odvođenje toplote! Potražnja za silicijum karbidnim supstratom će eksplodirati! Silicijum karbid je poluprovodnik sa širokim energetskim razmakom, a njegova jedinstvena fizička svojstva daju mu značajne prednosti u ekstremnim okruženjima sa velikom snagom i visokim toplotnim fluksom. U naprednom GPU pakovanju, nudi dvije ključne prednosti:
1. Sposobnost odvođenja toplote: Zamjena silicijumskih interpozera sa SiC interpozerima može smanjiti termalni otpor za skoro 70%.
2. Efikasna arhitektura napajanja: SiC omogućava kreiranje efikasnijih, manjih modula regulatora napona, značajno skraćujući puteve isporuke napajanja, smanjujući gubitke u kolu i pružajući brže i stabilnije dinamičke odzive struje za opterećenja AI računarstva.
Ova transformacija ima za cilj rješavanje izazova odvođenja toplote uzrokovanih kontinuiranim povećanjem snage grafičkog procesora, pružajući efikasnije rješenje za visokoperformansne računarske čipove.
Toplotna provodljivost silicijum karbida je 2-3 puta veća od one kod silicijuma, što efikasno poboljšava efikasnost upravljanja toplotom i rješava probleme odvođenja toplote u čipovima velike snage. Njegove odlične termalne performanse mogu smanjiti temperaturu spoja GPU čipova za 20-30°C, značajno poboljšavajući stabilnost u scenarijima sa visokim računarskim zahtjevima.
Put implementacije i izazovi
Prema izvorima iz lanca snabdijevanja, NVIDIA će ovu transformaciju materijala implementirati u dva koraka:
•2025-2026: Prva generacija Rubin GPU-a će i dalje koristiti silicijumske interpozere. TSMC je pozvao velike proizvođače da zajednički razviju tehnologiju proizvodnje SiC interpozera.
•2027: SiC interpozeri će biti zvanično integrisani u napredni proces pakovanja.
Međutim, ovaj plan se suočava s mnogim izazovima, posebno u proizvodnim procesima. Tvrdoća silicijum karbida je uporediva s tvrdoćom dijamanta, što zahtijeva izuzetno visoku tehnologiju rezanja. Ako je tehnologija rezanja neadekvatna, površina SiC-a može postati valovita, što je čini neupotrebljivom za napredno pakovanje. Proizvođači opreme, poput japanskog DISCO-a, rade na razvoju nove opreme za lasersko rezanje kako bi se suočili s ovim izazovom.
Budući izgledi
Trenutno će se tehnologija SiC interpozera prvo koristiti u najnaprednijim AI čipovima. TSMC planira lansirati CoWoS sa 7x reticle-om 2027. godine kako bi integrirao više procesora i memorije, povećavajući površinu interpozera na 14.400 mm², što će potaknuti veću potražnju za supstratima.
Morgan Stanley predviđa da će globalni mjesečni kapacitet pakovanja CoWoS-a porasti sa 38.000 12-inčnih pločica u 2024. godini na 83.000 u 2025. godini i 112.000 u 2026. godini. Ovaj rast će direktno povećati potražnju za SiC interpozerima.
Iako su 12-inčne SiC podloge trenutno skupe, očekuje se da će cijene postepeno pasti na razumne nivoe kako se masovna proizvodnja bude povećavala i tehnologija sazrijevala, stvarajući uslove za primjenu velikih razmjera.
SiC interpozeri ne samo da rješavaju probleme odvođenja toplote, već i značajno poboljšavaju gustinu integracije. Površina 12-inčnih SiC supstrata je skoro 90% veća od površine 8-inčnih supstrata, što omogućava jednom interpozeru da integriše više Chiplet modula, direktno podržavajući NVIDIA-ine zahtjeve za 7x reticle CoWoS pakovanje.
TSMC sarađuje s japanskim kompanijama poput DISCO-a na razvoju tehnologije proizvodnje SiC interpozera. Nakon što nova oprema bude instalirana, proizvodnja SiC interpozera će se odvijati glatko, a najraniji ulazak u napredno pakovanje očekuje se 2027. godine.
Potaknuta ovim vijestima, dionice povezane s SiC-om snažno su se ostvarile 5. septembra, s porastom indeksa od 5,76%. Kompanije poput Tianyue Advanced, Luxshare Precision i Tiantong Co. dostigle su dnevni limit, dok su Jingsheng Mechanical & Electrical i Yintang Intelligent Control porasle za preko 10%.
Prema Daily Economic News-u, kako bi poboljšala performanse, NVIDIA planira da u svom planu za razvoj Rubin procesora sljedeće generacije zamijeni međumaterijal supstrata u naprednom procesu pakovanja CoWoS silicijum karbidom.
Javno dostupne informacije pokazuju da silicijum karbid posjeduje odlična fizička svojstva. U poređenju sa silicijumskim uređajima, SiC uređaji nude prednosti kao što su visoka gustina snage, mali gubitak snage i izuzetna stabilnost na visokim temperaturama. Prema Tianfeng Securities, uzvodni lanac SiC industrije uključuje pripremu SiC supstrata i epitaksijalnih pločica; srednji tok uključuje dizajn, proizvodnju i pakovanje/testiranje SiC energetskih uređaja i RF uređaja.
Nizvodno, primjene SiC-a su opsežne i pokrivaju preko deset industrija, uključujući vozila s novim izvorima energije, fotonaponske sisteme, industrijsku proizvodnju, transport, komunikacijske bazne stanice i radare. Među njima, automobilska industrija će postati glavno područje primjene SiC-a. Prema Aijian Securities-u, do 2028. godine automobilski sektor će činiti 74% globalnog tržišta SiC uređaja za napajanje.
Što se tiče ukupne veličine tržišta, prema Yole Intelligenceu, globalno tržište provodljivih i poluizolacijskih SiC supstrata iznosilo je 512 miliona, odnosno 242 miliona u 2022. godini. Predviđa se da će do 2026. godine globalno tržište SiC dostići 2,053 milijarde, pri čemu će veličine tržišta provodljivih i poluizolacijskih SiC supstrata dostići 1,62 milijarde, odnosno 433 miliona dolara. Očekuje se da će složene godišnje stope rasta (CAGR) za provodljive i poluizolacijske SiC supstrate od 2022. do 2026. godine iznositi 33,37% i 15,66%.
XKH se specijalizira za prilagođeni razvoj i globalnu prodaju proizvoda od silicijum karbida (SiC), nudeći puni raspon veličina od 2 do 12 inča za provodljive i poluizolacijske silicijum karbidne podloge. Podržavamo personalizirano prilagođavanje parametara kao što su orijentacija kristala, otpornost (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) i debljina (350–2000μm). Naši proizvodi se široko koriste u vrhunskim poljima, uključujući vozila s novom energijom, fotonaponske invertere i industrijske motore. Koristeći robustan sistem lanca snabdijevanja i tim za tehničku podršku, osiguravamo brz odgovor i preciznu isporuku, pomažući kupcima da poboljšaju performanse uređaja i optimiziraju troškove sistema.
Vrijeme objave: 12. septembar 2025.