Satura rādītājs
1. Siltuma izkliedes sašaurinājums mākslīgā intelekta mikroshēmās un silīcija karbīda materiālu izrāviens
2. Silīcija karbīda substrātu raksturojums un tehniskās priekšrocības
3. NVIDIA un TSMC stratēģiskie plāni un kopīgā izstrāde
4. Ieviešanas ceļš un galvenās tehniskās problēmas
5. Tirgus perspektīvas un jaudu paplašināšana
6. Ietekme uz piegādes ķēdi un saistīto uzņēmumu darbību
7. Silīcija karbīda plašais pielietojums un kopējais tirgus apjoms
8. XKH pielāgotie risinājumi un produktu atbalsts
Nākotnes mākslīgā intelekta mikroshēmu siltuma izkliedes sašaurinājumu pārvar silīcija karbīda (SiC) substrāta materiāli.
Saskaņā ar ārvalstu plašsaziņas līdzekļu ziņojumiem, NVIDIA plāno aizstāt nākamās paaudzes procesoru CoWoS uzlabotajā iepakošanas procesā izmantoto starpposma substrātu ar silīcija karbīdu. TSMC ir aicinājis lielākos ražotājus kopīgi izstrādāt SiC starpposma substrātu ražošanas tehnoloģijas.
Galvenais iemesls ir tāds, ka pašreizējo mākslīgā intelekta mikroshēmu veiktspējas uzlabošana ir saskārusies ar fiziskiem ierobežojumiem. Pieaugot GPU jaudai, vairāku mikroshēmu integrēšana silīcija starplikās rada ārkārtīgi lielas siltuma izkliedes prasības. Mikroshēmās radītais siltums tuvojas savam ierobežojumam, un tradicionālie silīcija starplikas nevar efektīvi risināt šo problēmu.
NVIDIA procesori maina siltuma izkliedes materiālus! Pieprasījums pēc silīcija karbīda substrāta drīz pieaugs! Silīcija karbīds ir platjoslas pusvadītājs, un tā unikālās fizikālās īpašības dod tam ievērojamas priekšrocības ekstremālos apstākļos ar lielu jaudu un lielu siltuma plūsmu. GPU uzlabotajā iepakojumā tas piedāvā divas galvenās priekšrocības:
1. Siltuma izkliedes spēja: Silīcija starpposmu nomaiņa ar SiC starpposmiem var samazināt termisko pretestību gandrīz par 70%.
2. Efektīva barošanas arhitektūra: SiC ļauj izveidot efektīvākus, mazākus sprieguma regulatora moduļus, ievērojami saīsinot barošanas ceļus, samazinot ķēdes zudumus un nodrošinot ātrākas, stabilākas dinamiskās strāvas reakcijas mākslīgā intelekta skaitļošanas slodzēm.
Šīs pārveides mērķis ir risināt siltuma izkliedes problēmas, ko rada nepārtraukti pieaugošā GPU jauda, nodrošinot efektīvāku risinājumu augstas veiktspējas skaitļošanas mikroshēmām.
Silīcija karbīda siltumvadītspēja ir 2–3 reizes augstāka nekā silīcijam, efektīvi uzlabojot siltuma pārvaldības efektivitāti un risinot siltuma izkliedes problēmas jaudīgās mikroshēmās. Tā lieliskā termiskā veiktspēja var samazināt GPU mikroshēmu savienojuma temperatūru par 20–30 °C, ievērojami uzlabojot stabilitāti augstas skaitļošanas apstākļos.
Īstenošanas ceļš un izaicinājumi
Saskaņā ar piegādes ķēdes avotiem, NVIDIA īstenos šo materiālu pārveidi divos posmos:
• 2025.–2026. gads: Pirmās paaudzes Rubin GPU joprojām izmantos silīcija starpposmus. TSMC ir aicinājis lielākos ražotājus kopīgi izstrādāt SiC starpposmu ražošanas tehnoloģiju.
• 2027. gads: SiC starpposma uztvērēji tiks oficiāli integrēti uzlabotajā iepakošanas procesā.
Tomēr šis plāns saskaras ar daudzām problēmām, īpaši ražošanas procesos. Silīcija karbīda cietība ir salīdzināma ar dimanta cietību, tāpēc ir nepieciešama ārkārtīgi augsta griešanas tehnoloģija. Ja griešanas tehnoloģija ir nepietiekama, SiC virsma var kļūt viļņaina, padarot to nelietojamu progresīvai iepakošanai. Iekārtu ražotāji, piemēram, Japānas DISCO, strādā pie jaunu lāzergriešanas iekārtu izstrādes, lai risinātu šo problēmu.
Nākotnes perspektīvas
Pašlaik SiC starpposera tehnoloģija vispirms tiks izmantota vismodernākajās mākslīgā intelekta mikroshēmās. TSMC plāno 2027. gadā laist klajā 7x tīkliņa CoWoS, lai integrētu vairāk procesoru un atmiņas, palielinot starpposera laukumu līdz 14 400 mm², kas veicinās lielāku pieprasījumu pēc substrātiem.
Morgan Stanley prognozē, ka globālā ikmēneša CoWoS iepakošanas jauda pieaugs no 38 000 12 collu plāksnēm 2024. gadā līdz 83 000 2025. gadā un 112 000 2026. gadā. Šī izaugsme tieši palielinās pieprasījumu pēc SiC starpposmiem.
Lai gan 12 collu SiC substrāti pašlaik ir dārgi, paredzams, ka cenas pakāpeniski samazināsies līdz saprātīgam līmenim, palielinoties masveida ražošanai un attīstoties tehnoloģijām, radot apstākļus liela mēroga pielietojumiem.
SiC starpposeri ne tikai atrisina siltuma izkliedes problēmas, bet arī ievērojami uzlabo integrācijas blīvumu. 12 collu SiC substrātu laukums ir gandrīz par 90 % lielāks nekā 8 collu substrātiem, ļaujot vienam starpposmam integrēt vairāk Chiplet moduļu, tieši atbalstot NVIDIA 7x tīkliņa CoWoS iepakojuma prasības.
TSMC sadarbojas ar Japānas uzņēmumiem, piemēram, DISCO, lai izstrādātu SiC starpposmu ražošanas tehnoloģiju. Kad jaunās iekārtas būs uzstādītas, SiC starpposmu ražošana noritēs raitāk, un paredzams, ka ātrākā ieviešana progresīvo iepakojumu jomā būs 2027. gadā.
Šo ziņu ietekmē ar SiC saistītās akcijas 5. septembrī piedzīvoja spēcīgus rezultātus, indeksam pieaugot par 5,76 %. Tādu uzņēmumu kā Tianyue Advanced, Luxshare Precision un Tiantong Co. akcijas sasniedza dienas limitu, savukārt Jingsheng Mechanical & Electrical un Yintang Intelligent Control akcijas pieauga par vairāk nekā 10 %.
Saskaņā ar Daily Economic News sniegto informāciju, lai uzlabotu veiktspēju, NVIDIA plāno nākamās paaudzes Rubin procesora izstrādes projektā aizstāt CoWoS uzlabotā iepakošanas procesa starpposma substrāta materiālu ar silīcija karbīdu.
Publiskā informācija liecina, ka silīcija karbīdam piemīt izcilas fizikālās īpašības. Salīdzinot ar silīcija ierīcēm, SiC ierīcēm ir tādas priekšrocības kā augsts jaudas blīvums, zemi jaudas zudumi un izcila stabilitāte augstā temperatūrā. Saskaņā ar Tianfeng Securities datiem, SiC nozares ķēdes augšējais posms ietver SiC substrātu un epitaksiālo plākšņu sagatavošanu; vidusposms ietver SiC barošanas ierīču un RF ierīču projektēšanu, ražošanu un iepakošanu/testēšanu.
SiC pielietojums lejup pa straumi ir plašs, aptverot vairāk nekā desmit nozares, tostarp jaunas enerģijas transportlīdzekļus, fotoelektriskos elementus, rūpniecisko ražošanu, transportu, sakaru bāzes stacijas un radarus. Starp tām autobūve kļūs par galveno SiC pielietojuma jomu. Saskaņā ar Aijian Securities datiem, līdz 2028. gadam autobūves nozare veidos 74% no pasaules enerģijas SiC ierīču tirgus.
Runājot par kopējo tirgus apjomu, saskaņā ar Yole Intelligence datiem, globālais vadošo un daļēji izolējošo SiC substrātu tirgus 2022. gadā bija attiecīgi 512 miljoni un 242 miljoni. Tiek prognozēts, ka līdz 2026. gadam globālais SiC tirgus sasniegs 2,053 miljardus, un vadošo un daļēji izolējošo SiC substrātu tirgus apjoms sasniegs attiecīgi 1,62 miljardus un 433 miljonus ASV dolāru. Paredzams, ka vadošo un daļēji izolējošo SiC substrātu saliktie gada pieauguma tempi (CAGR) no 2022. līdz 2026. gadam būs attiecīgi 33,37% un 15,66%.
XKH specializējas silīcija karbīda (SiC) izstrādājumu pielāgotā izstrādē un globālā pārdošanā, piedāvājot pilnu izmēru diapazonu no 2 līdz 12 collām gan vadošiem, gan daļēji izolējošiem silīcija karbīda substrātiem. Mēs atbalstām tādu parametru kā kristāla orientācija, pretestība (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) un biezums (350–2000 μm) personalizētu pielāgošanu. Mūsu produkti tiek plaši izmantoti augstas klases jomās, tostarp jaunās enerģijas transportlīdzekļos, fotoelektriskajos invertoros un rūpnieciskajos motoros. Izmantojot stabilu piegādes ķēdes sistēmu un tehniskā atbalsta komandu, mēs nodrošinām ātru reaģēšanu un precīzu piegādi, palīdzot klientiem uzlabot ierīču veiktspēju un optimizēt sistēmas izmaksas.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 12. septembris