Obsah
1. Úzké hrdlo v odvodu tepla v čipech s umělou inteligencí a průlom v oblasti materiálů z karbidu křemíku
2. Charakteristiky a technické výhody substrátů z karbidu křemíku
3. Strategické plány a společný vývoj společností NVIDIA a TSMC
4. Implementační cesta a klíčové technické výzvy
5. Tržní vyhlídky a rozšíření kapacity
6. Dopad na dodavatelský řetězec a výkonnost souvisejících společností
7. Široké uplatnění a celková velikost trhu s karbidem křemíku
8. Řešení na míru a produktová podpora společnosti XKH
Úzké hrdlo odvodu tepla u budoucích čipů umělé inteligence překonává substrátové materiály z karbidu křemíku (SiC).
Podle zpráv ze zahraničních médií plánuje NVIDIA nahradit materiál mezisubstrátu v pokročilém procesu balení CoWoS svých procesorů nové generace karbidem křemíku. Společnost TSMC vyzvala významné výrobce, aby společně vyvinuli výrobní technologie pro mezisubstráty SiC.
Hlavním důvodem je, že zlepšení výkonu současných čipů umělé inteligence narazilo na fyzická omezení. S rostoucím výkonem GPU generuje integrace více čipů do křemíkových meziprocesorů extrémně vysoké nároky na odvod tepla. Teplo generované uvnitř čipů se blíží svému limitu a tradiční křemíkové meziprocesory nemohou tento problém efektivně řešit.
Procesory NVIDIA přecházejí na materiály pro odvod tepla! Poptávka po substrátech z karbidu křemíku se chystá explodovat! Karbid křemíku je polovodič se širokým zakázaným pásmem a jeho jedinečné fyzikální vlastnosti mu poskytují značné výhody v extrémních prostředích s vysokým výkonem a vysokým tepelným tokem. V pokročilém pouzdře GPU nabízí dvě hlavní výhody:
1. Schopnost odvodu tepla: Nahrazení křemíkových meziprotikusů meziprotikusy SiC může snížit tepelný odpor téměř o 70 %.
2. Efektivní architektura napájení: SiC umožňuje vytváření efektivnějších a menších modulů regulátoru napětí, čímž se výrazně zkracují cesty dodávky energie, snižují se ztráty v obvodech a poskytuje se rychlejší a stabilnější dynamické proudové odezvy pro zátěže s využitím umělé inteligence.
Tato transformace si klade za cíl řešit problémy s odvodem tepla způsobené neustálým zvyšováním výkonu grafických karet (GPU) a poskytnout efektivnější řešení pro vysoce výkonné výpočetní čipy.
Tepelná vodivost karbidu křemíku je 2–3krát vyšší než u křemíku, což efektivně zlepšuje účinnost tepelného řízení a řeší problémy s odvodem tepla u vysoce výkonných čipů. Jeho vynikající tepelný výkon může snížit teplotu spojů čipů GPU o 20–30 °C, což výrazně zvyšuje stabilitu ve scénářích s vysokým výpočetním výkonem.
Implementační cesta a výzvy
Podle zdrojů z dodavatelského řetězce NVIDIA tuto transformaci materiálů zavede ve dvou krocích:
•2025-2026: První generace grafických procesorů Rubin bude i nadále používat křemíkové meziprocesory. Společnost TSMC vyzvala velké výrobce, aby společně vyvinuli technologii výroby meziprocesorů SiC.
•2027: Mezilehlé SiC prvky budou oficiálně integrovány do pokročilého procesu balení.
Tento plán však čelí mnoha výzvám, zejména ve výrobních procesech. Tvrdost karbidu křemíku je srovnatelná s tvrdostí diamantu, což vyžaduje extrémně vysokou technologii řezání. Pokud je technologie řezání nedostatečná, povrch SiC se může zvlnit, což jej činí nepoužitelným pro pokročilé obaly. Výrobci zařízení, jako je japonská společnost DISCO, pracují na vývoji nových laserových řezacích zařízení, která by tuto výzvu řešila.
Budoucí vyhlídky
Technologie mezivrstvy SiC bude v současné době nejprve použita v nejpokročilejších čipech pro umělou inteligenci. Společnost TSMC plánuje v roce 2027 uvést na trh 7x reticle CoWoS, který integruje více procesorů a pamětí a zvětší plochu mezivrstvy na 14 400 mm², což povede k větší poptávce po substrátech.
Morgan Stanley předpovídá, že globální měsíční kapacita balení CoWoS vzroste z 38 000 12palcových waferů v roce 2024 na 83 000 v roce 2025 a 112 000 v roce 2026. Tento růst přímo zvýší poptávku po SiC meziproduktech.
Přestože jsou 12palcové SiC substráty v současnosti drahé, očekává se, že ceny postupně klesnou na rozumnou úroveň s tím, jak se bude hromadná výroba rozšiřovat a technologie dozrávat, což vytvoří podmínky pro rozsáhlé aplikace.
Mezilehlé SiC prvky nejen řeší problémy s odvodem tepla, ale také výrazně zlepšují hustotu integrace. Plocha 12palcových SiC substrátů je téměř o 90 % větší než u 8palcových substrátů, což umožňuje do jednoho mezilehlého prvku integrovat více chipletových modulů a přímo tak podporuje požadavky společnosti NVIDIA na 7x reticle CoWoS.
Společnost TSMC spolupracuje s japonskými společnostmi, jako je DISCO, na vývoji technologie výroby SiC mezikusů. Jakmile bude nové zařízení nainstalováno, bude výroba SiC mezikusů probíhat hladceji a nejranější vstup do pokročilého balení se očekává v roce 2027.
Díky těmto zprávám si akcie společností souvisejících s karbidem sice 5. září vedly silně, index vzrostl o 5,76 %. Společnosti jako Tianyue Advanced, Luxshare Precision a Tiantong Co. dosáhly denního limitu, zatímco akcie společností Jingsheng Mechanical & Electrical a Yintang Intelligent Control vzrostly o více než 10 %.
Podle deníku Daily Economic News plánuje NVIDIA ve svém plánu vývoje procesorů Rubin nové generace nahradit mezilehlý substrátový materiál v pokročilém procesu balení CoWoS karbidem křemíku pro zvýšení výkonu.
Veřejně dostupné informace ukazují, že karbid křemíku má vynikající fyzikální vlastnosti. Ve srovnání s křemíkovými součástkami nabízejí součástky SiC výhody, jako je vysoká hustota výkonu, nízké ztráty výkonu a výjimečná stabilita při vysokých teplotách. Podle společnosti Tianfeng Securities zahrnuje upstreamový řetězec průmyslu SiC přípravu substrátů SiC a epitaxních destiček; střední tok zahrnuje návrh, výrobu a balení/testování výkonových součástek SiC a RF součástek.
Aplikace SiC v následných odvětvích jsou rozsáhlé a pokrývají více než deset odvětví, včetně vozidel na nové zdroje energie, fotovoltaiky, průmyslové výroby, dopravy, komunikačních základnových stanic a radarů. Mezi nimi se automobilový průmysl stane hlavní oblastí použití SiC. Podle společnosti Aijian Securities bude automobilový sektor do roku 2028 tvořit 74 % globálního trhu s výkonovými SiC součástkami.
Pokud jde o celkovou velikost trhu, podle Yole Intelligence dosáhla v roce 2022 velikost globálního trhu s vodivými a poloizolačními substráty SiC 512 milionů, respektive 242 milionů kusů. Předpokládá se, že do roku 2026 dosáhne velikost globálního trhu s SiC 2,053 miliardy kusů, přičemž velikost trhu s vodivými a poloizolačními substráty SiC dosáhne 1,62 miliardy, respektive 433 milionů dolarů. Očekává se, že složená roční míra růstu (CAGR) pro vodivé a poloizolační substráty SiC v letech 2022 až 2026 dosáhne 33,37 %, respektive 15,66 %.
Společnost XKH se specializuje na zakázkový vývoj a globální prodej produktů z karbidu křemíku (SiC) a nabízí plnou škálu velikostí od 2 do 12 palců pro vodivé i poloizolační substráty z karbidu křemíku. Podporujeme individuální úpravy parametrů, jako je orientace krystalů, rezistivita (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) a tloušťka (350–2000 μm). Naše produkty jsou široce používány ve špičkových oblastech, včetně vozidel pro nové zdroje energie, fotovoltaických střídačů a průmyslových motorů. Využíváme robustní systém dodavatelského řetězce a tým technické podpory, abychom zajistili rychlou reakci a přesné dodávky, což pomáhá zákazníkům zlepšit výkon zařízení a optimalizovat náklady na systém.
Čas zveřejnění: 12. září 2025