这一变革,旨在应对GPU功率持续攀升带来的散热挑战,为高性能计算芯片提供更高效的解决方案。碳化硅的热导率比硅高出2-3倍,能有效提升热管理效率,解决高功率芯片的散热难题。其优异的热性能,可使GPU芯片的结温降低20-30℃,显著提升高算力场景下的稳定性。实施路径与挑战据供应链消息,英伟达将分两步走实施这一材料变革。2025-2026年,第一代Rubin GPU仍会采用硅中介层,台积电已邀请各大厂商,共同研发碳化硅中介层的制造技术。到2027年,碳化硅中介层将正式导入先进封装流程。不过,该计划面临诸多挑战,尤其是制造工艺方面。碳化硅的硬度与钻石相当,切割技术要求极高。如果切割技术不佳,碳化硅表面会呈波浪状,无法用于先进封装。日本DISCO等设备厂商正在努力,研发新一代激光切割设备,以解决这一难题。未来前景从目前看来,碳化硅中介层技术,将首先用在最尖端的AI芯片上。台积电预计2027年,推出7倍光罩CoWoS来集成更多处理器和存储器,中介层面积将增至1.44万mm²,这将带来更多的衬底需求。摩根士丹利预测,2025年全球CoWoS封装月产能,将从2024年的3.8万片12英寸晶圆飙升至8.3万片,2026年将达到11.2万片/月。这一增长将直接推动对碳化硅中介层的需求攀升。尽管12英寸碳化硅衬底目前市场价较高,但随着量产规模扩大和技术成熟,预计未来价格将逐步下降至合理水平,为大规模应用创造条件。
碳化硅中介层不仅解决了散热难题,还显著提升了集成密度。12英寸碳化硅衬底面积,比8英寸增加近90%,单颗中介层可集成更多Chiplet模块,直接支持英伟达7倍光罩CoWoS封装的需求。台积电正联合日本DISCO等厂商,研发碳化硅中介层制造技术。一旦新设备到位,碳化硅中介层制造会更加顺利,最早2027年就会进入先进封装领域。
受此消息影响,碳化硅概念在9月5日表现强势,指数大涨5.76%,板块中天岳先进、露笑科技、天通股份涨停;晶盛机电、英唐智控大涨超10%。
消息面上,据每日经济新闻报道,为提升性能,英伟达在新一代Rubin处理器的开发蓝图中,计划把CoWoS先进封装环节的中间基板材料,由硅换成碳化硅。
公开信息显示,碳化硅具备优秀物理特性,碳化硅器件相比硅器件具有高功率密度、低功率损耗、优异高温稳定性等优点。天风证券表示,碳化硅产业链上游为碳化硅衬底和外延片的制备;中游为碳化硅功率器件和碳化硅射频器件的设计、制造、封测等环节。
下游而言,碳化硅的应用十分广泛,涉及新能源汽车、光伏、工业、交通运输、通信基站以及雷达等领域的十余个行业。其中汽车将成为碳化硅的核心应用领域,爱建证券表示,2028年全球功率碳化硅器件市场中汽车占比将达74%。
整个市场规模而言,据YoleIntelligence统计,2022年全球导电型/半绝缘型碳化硅衬底市场规模分别为5.12/2.42亿美元,预计2026年全球碳化硅市场规模为20.53亿美元,导电型和半绝缘型碳化硅衬底市场规模将分别达到16.20亿美元和4.33亿美元,2022-2026年期间导电型和半绝缘型碳化硅衬底市场规模的CAGR分别为33.37%和15.66%。