Os processadores da NVIDIA mudam para material de interface térmica!

O gargalo térmico dos futuros chips de IA está sendo superado por materiais de substrato de carburo de silício (SiC).

De acordo com relatórios de mídia estrangeira, a NVIDIA planeja substituir o material de substrato intermediário no processo de embalagem avançada CoWoS de seus processadores de próxima geração por carburo de silício.A TSMC convidou os principais fabricantes a desenvolverem conjuntamente tecnologias de fabrico de substratos intermediários de SiCEsta mudança aborda as limitações físicas das atuais melhorias de desempenho do chip de IA.A integração de chips múltiplos em interpostos de silício gera exigências térmicas extremas, empurrando os materiais de silício tradicionais para além das suas capacidades de dissipação de calor.

O carburo de silício, um semicondutor de banda larga, oferece vantagens únicas em ambientes de alta potência e alto fluxo de calor.

1.Melhoria da gestão térmica: a substituição dos interpostos de silício por SiC reduz a resistência térmica em quase 70%.

2.Arquitetura de potência otimizada: o SiC permite módulos de regulação de tensão (VRM) menores e mais eficientes, reduzindo os caminhos de entrega de energia e minimizando as perdas de resistência para um funcionamento mais rápido,respostas de corrente estáveis nas cargas de trabalho da IA.

Esta transformação aborda diretamente os desafios de escalada de potência da GPU, fornecendo uma solução de alta eficiência para processadores de próxima geração.

Principais vantagens do carburo de silício

•2×3 vezes maior condutividade térmica do que o silício, resolvendo problemas de dissipação de calor em chips de alta potência.

•Temperaturas de junção mais baixas de 20°C a 30°C para melhorar a estabilidade em cenários de alto desempenho.

Roteiro de execução e desafios

A NVIDIA planeia uma abordagem gradual:

•2025­2026:As GPUs Rubin de primeira geração manterão interpostores de silício, enquanto a TSMC colabora com fornecedores para desenvolver tecnologias de fabricação de SiC.

•2027:Adopção em larga escala dos interpostores de SiC em embalagens avançadas.

Os principais obstáculos incluem:

•Dureza do material:A dureza do carburo de silício, semelhante à do diamante, exige um corte de ultra-precisão.A empresa japonesa DISCO está a desenvolver sistemas de corte a laser de última geração para resolver este problema..

Perspectivas de mercado

•Adopção precoce:Os interposadores de SiC aparecerão pela primeira vez em chips de IA emblemáticos. O projeto CoWoS de 7x-mask da TSMC (lançamento em 2027) expandirá a área do interposador para 14.400 mm2, impulsionando a demanda de substrato.

•Expansão da capacidade:O Morgan Stanley prevê que a capacidade mensal do CoWoS aumente de 38.000 wafers de 12 polegadas em 2024 para 83.000 em 2025 e 112.000 em 2026, impulsionando diretamente a demanda por interpostores de SiC.

•Evolução dos custos:Apesar dos preços elevados actuais, espera-se que os substratos de SiC de 12 polegadas diminuam para níveis viáveis à medida que a produção aumenta.

Impacto nas aplicações a jusante

•Densidade de integração:Os substratos de SiC de 12 polegadas oferecem uma área 90% maior do que as versões de 8 polegadas, permitindo mais módulos Chiplet por interposto.

•Sinergia na cadeia de abastecimento:A TSMC e a DISCO estão avançando na P&D de fabricação, com produção comercial prevista para 2027.

- Não.

Reacção do mercado

Em 5 de setembro, as ações relacionadas ao SiC subiram 5,76%, lideradas por Tianyue Advanced, Luxi Technology e Tianshun Shares.

•Mapa do processador Rubin da NVIDIA.

•As propriedades superiores do SiC: alta densidade de potência, baixas perdas e estabilidade térmica.

Projecções do sector

•Tamanho do mercado:Os mercados globais de substratos de SiC condutores/isoladores médios atingiram 512M/242M em 2022, projetados para atingir 1,62B/433M até 2026 (CAGRs: 33,37%/15,66%).

•Aplicações:O setor automóvel vai dominar, representando 74% dos dispositivos de potência de SiC até 2028.

Dinâmica da cadeia de abastecimento

•Liderança:Tianyue Advanced (número 2 mundial em SiC condutor), Sanan e Luxi Technology lideram a produção.

•Equipamento:As empresas nacionais como a NAURA e a Jingce detêm uma parte de mercado de mais de 60% no equipamento de crescimento de cristais de SiC.

Riscos e oportunidades

•Obstáculos técnicos:O controle da densidade de defeito e a uniformidade da bolacha de 12 polegadas continuam sendo desafios críticos.

•Competitividade dos custos:A ampliação da produção e a melhoria do rendimento são essenciais para a adoção em massa.

Conclusão

A mudança da NVIDIA para os interpostos SiC marca um momento crucial para a embalagem avançada.A sinergia entre a procura impulsionada pela IA e a inovação em materiais posiciona a SiC como a pedra angular da infraestrutura de semicondutores de próxima geração.

A ZMSH é especializada na personalização e fornecimento de substratos de carburo de silício (SiC) condutores/semi-isolantes de 2 a 12 polegadas, oferecendo soluções personalizadas para orientação cristalina (<100>/<111>),Resistividade (10−3·10·10 Ω·cm), e espessura (350~2000 μm) para atender a eletrônica de potência, dispositivos de RF e aplicações optoeletrônicas.

Fornecemos usinagem avançada de precisão para componentes de SiC de forma complexa, alcançando tolerâncias de ± 0,01 mm em processos de corte, moagem e polimento.A nossa colaboração técnica de ponta a ponta abrange o corte de wafer., acabamento da superfície e otimização da embalagem, garantindo a compatibilidade com a ligação a altas temperaturas e os requisitos avançados de encapsulamento.