Turinys
1. Šilumos išsklaidymo kliūtis dirbtinio intelekto lustuose ir silicio karbido medžiagų proveržis
2. Silicio karbido substratų charakteristikos ir techniniai pranašumai
3. NVIDIA ir TSMC strateginiai planai ir bendras kūrimas
4. Įgyvendinimo kelias ir pagrindiniai techniniai iššūkiai
5. Rinkos perspektyvos ir pajėgumų plėtra
6. Poveikis tiekimo grandinei ir susijusių įmonių veiklos rezultatams
7. Platus silicio karbido pritaikymas ir bendras rinkos dydis
8. XKH individualiai pritaikyti sprendimai ir produktų palaikymas
Ateities dirbtinio intelekto lustų šilumos išsklaidymo kliūtį įveikia silicio karbido (SiC) substrato medžiagos.
Užsienio žiniasklaidos pranešimuose teigiama, kad „NVIDIA“ planuoja savo naujos kartos procesorių pažangiame „CoWoS“ pakavimo procese tarpinę substrato medžiagą pakeisti silicio karbidu. TSMC pakvietė pagrindinius gamintojus kartu kurti SiC tarpinių substratų gamybos technologijas.
Pagrindinė priežastis yra ta, kad dabartinių dirbtinio intelekto lustų našumo gerinimas susidūrė su fiziniais apribojimais. Didėjant GPU galiai, kelių lustų integravimas į silicio tarpiklius sukuria itin didelius šilumos išsklaidymo poreikius. Lustuose generuojama šiluma artėja prie ribos, o tradiciniai silicio tarpikliai negali efektyviai išspręsti šio iššūkio.
„NVIDIA“ procesoriai keičia šilumos išsklaidymo medžiagas! Silicio karbido substrato paklausa gali sprogti! Silicio karbidas yra plataus draudžiamojo tarpo puslaidininkis, o unikalios fizinės savybės suteikia jam reikšmingų pranašumų ekstremaliose aplinkose, kai yra didelė galia ir didelis šilumos srautas. Pažangioje GPU pakuotėje jis siūlo du pagrindinius privalumus:
1. Šilumos išsklaidymo galimybė: silicio tarpiklius pakeitus SiC tarpikliais, šiluminė varža gali sumažėti beveik 70 %.
2. Efektyvi maitinimo architektūra: SiC leidžia sukurti efektyvesnius, mažesnius įtampos reguliatorių modulius, žymiai sutrumpinant maitinimo kelius, sumažinant grandinės nuostolius ir užtikrinant greitesnį, stabilesnį dinaminį srovės atsaką dirbtinio intelekto skaičiavimo apkrovoms.
Ši transformacija siekia išspręsti šilumos išsklaidymo problemas, kurias sukelia nuolat didėjanti GPU galia, ir pasiūlyti efektyvesnį sprendimą didelio našumo skaičiavimo lustams.
Silicio karbido šilumos laidumas yra 2–3 kartus didesnis nei silicio, todėl efektyviai pagerina šilumos valdymo efektyvumą ir išsprendžia šilumos išsklaidymo problemas didelės galios lustuose. Dėl puikių šiluminių savybių GPU lustų sandūros temperatūra gali sumažėti 20–30 °C, o tai žymiai padidina stabilumą dirbant su dideliais skaičiavimais.
Įgyvendinimo kelias ir iššūkiai
Pasak tiekimo grandinės šaltinių, NVIDIA šią medžiagų transformaciją įgyvendins dviem etapais:
•2025–2026: Pirmosios kartos „Rubin“ GPU vis dar naudos silicio tarpiklius. TSMC pakvietė pagrindinius gamintojus kartu kurti SiC tarpiklių gamybos technologiją.
•2027: SiC tarpikliai bus oficialiai integruoti į pažangų pakavimo procesą.
Tačiau šis planas susiduria su daugybe iššūkių, ypač gamybos procesuose. Silicio karbido kietumas yra panašus į deimanto, todėl jam reikalingos itin aukštos pjovimo technologijos. Jei pjovimo technologijos yra netinkamos, SiC paviršius gali tapti banguotas, todėl jis tampa netinkamas pažangiam pakavimui. Įrangos gamintojai, tokie kaip Japonijos „DISCO“, dirba kurdami naują lazerinio pjovimo įrangą, kad išspręstų šį iššūkį.
Ateities perspektyvos
Šiuo metu SiC interposerio technologija pirmiausia bus naudojama pažangiausiuose dirbtinio intelekto lustuose. TSMC planuoja 2027 m. išleisti 7 kartų didinantį „CoWoS“ tinklelį, kad integruotų daugiau procesorių ir atminties, padidindama interposerio plotą iki 14 400 mm², o tai padidins substratų paklausą.
„Morgan Stanley“ prognozuoja, kad pasauliniai mėnesiniai „CoWoS“ pakuočių pajėgumai išaugs nuo 38 000 12 colių plokštelių 2024 m. iki 83 000 2025 m. ir 112 000 2026 m. Šis augimas tiesiogiai padidins SiC tarpinių elementų paklausą.
Nors 12 colių SiC substratai šiuo metu yra brangūs, tikimasi, kad kainos palaipsniui mažės iki priimtino lygio, didėjant masinei gamybai ir technologijoms tobulėjant, taip sudarant sąlygas didelio masto taikymams.
SiC tarpinės plokštės ne tik išsprendžia šilumos išsklaidymo problemas, bet ir žymiai pagerina integravimo tankį. 12 colių SiC padėklų plotas yra beveik 90 % didesnis nei 8 colių padėklų, todėl vienas tarpinės plokštės modulis gali integruoti daugiau „Chiplet“ modulių, tiesiogiai atitinkančių NVIDIA 7 kartų tinklelio „CoWoS“ korpuso reikalavimus.
„TSMC“ bendradarbiauja su Japonijos įmonėmis, tokiomis kaip „DISCO“, kurdama SiC tarpinių gamybos technologiją. Kai tik bus įrengta nauja įranga, SiC tarpinių gamyba vyks sklandžiau, o pažangių pakuočių gamyba numatoma pradėti 2027 m.
Šios naujienos paskatino su SiC susijusių akcijų kainas rugsėjo 5 d., indeksui pakilus 5,76 %. Tokios bendrovės kaip „Tianyue Advanced“, „Luxshare Precision“ ir „Tiantong Co.“ pasiekė dienos limitą, o „Jingsheng Mechanical & Electrical“ ir „Yintang Intelligent Control“ akcijos šoktelėjo daugiau nei 10 %.
„Daily Economic News“ duomenimis, siekdama pagerinti našumą, „NVIDIA“ planuoja savo naujos kartos „Rubin“ procesoriaus kūrimo plane pakeisti tarpinę „CoWoS“ pažangaus pakavimo proceso substrato medžiagą silicio karbidu.
Vieša informacija rodo, kad silicio karbidas pasižymi puikiomis fizinėmis savybėmis. Palyginti su silicio įtaisais, SiC įtaisai pasižymi tokiais pranašumais kaip didelis galios tankis, maži galios nuostoliai ir išskirtinis stabilumas aukštoje temperatūroje. Pasak „Tianfeng Securities“, SiC pramonės grandinės pradžioje ruošiami SiC substratai ir epitaksinės plokštelės; viduryje – SiC galios įtaisų ir radijo dažnių įtaisų projektavimas, gamyba ir pakavimas / bandymas.
SiC pritaikymo sritys yra plačios ir apima daugiau nei dešimt pramonės šakų, įskaitant naujos energijos gamybos transporto priemones, fotovoltinius elementus, pramoninę gamybą, transportą, ryšių bazines stotis ir radarus. Tarp jų automobilių pramonė taps pagrindine SiC taikymo sritimi. „Aijian Securities“ duomenimis, iki 2028 m. automobilių sektorius sudarys 74 % pasaulinės SiC galios įrenginių rinkos.
Kalbant apie bendrą rinkos dydį, „Yole Intelligence“ duomenimis, pasaulinės laidžių ir pusiau izoliuojančių SiC substratų rinkos dydis 2022 m. buvo atitinkamai 512 mln. ir 242 mln. Prognozuojama, kad iki 2026 m. pasaulinės SiC rinkos dydis pasieks 2,053 mlrd., o laidžių ir pusiau izoliuojančių SiC substratų rinkos dydis sieks atitinkamai 1,62 mlrd. ir 433 mln. JAV dolerių. Numatoma, kad laidžių ir pusiau izoliuojančių SiC substratų sudėtiniai metiniai augimo tempai (CAGR) nuo 2022 iki 2026 m. bus atitinkamai 33,37 % ir 15,66 %.
„XKH“ specializuojasi individualiai pritaikytų silicio karbido (SiC) gaminių kūrime ir pasauliniame pardavime, siūlydama visą 2–12 colių dydžių diapazoną tiek laidiems, tiek pusiau izoliuojantiems silicio karbido substratams. Mes palaikome individualų parametrų, tokių kaip kristalų orientacija, varža (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) ir storis (350–2000 μm), pritaikymą. Mūsų gaminiai plačiai naudojami aukštos klasės srityse, įskaitant naujas energijos transporto priemones, fotovoltinius keitiklius ir pramoninius variklius. Pasitelkdami tvirtą tiekimo grandinės sistemą ir techninės pagalbos komandą, užtikriname greitą reagavimą ir tikslų pristatymą, padėdami klientams pagerinti įrenginių našumą ir optimizuoti sistemos sąnaudas.
Įrašo laikas: 2025 m. rugsėjo 12 d.