فهرست مطالب
۱. گلوگاه اتلاف حرارت در تراشههای هوش مصنوعی و پیشرفت مواد کاربید سیلیکون
۲. ویژگیها و مزایای فنی زیرلایههای کاربید سیلیکون
۳. برنامههای استراتژیک و توسعه مشترک توسط NVIDIA و TSMC
۴. مسیر پیادهسازی و چالشهای فنی کلیدی
۵. چشمانداز بازار و گسترش ظرفیت
۶. تأثیر بر زنجیره تأمین و عملکرد شرکتهای مرتبط
۷. کاربردهای گسترده و اندازه کلی بازار کاربید سیلیکون
۸. راهحلهای سفارشی و پشتیبانی محصول XKH
تنگنای اتلاف حرارت تراشههای هوش مصنوعی آینده توسط مواد زیرلایه کاربید سیلیکون (SiC) برطرف میشود.
طبق گزارش رسانههای خارجی، انویدیا قصد دارد مواد زیرلایه میانی را در فرآیند بستهبندی پیشرفته CoWoS پردازندههای نسل بعدی خود با کاربید سیلیکون جایگزین کند. TSMC از تولیدکنندگان بزرگ دعوت کرده است تا به طور مشترک فناوریهای تولید زیرلایههای میانی SiC را توسعه دهند.
دلیل اصلی این است که بهبود عملکرد تراشههای هوش مصنوعی فعلی با محدودیتهای فیزیکی مواجه شده است. با افزایش قدرت پردازندههای گرافیکی، ادغام چندین تراشه در اینترپوزرهای سیلیکونی، تقاضای بسیار بالایی برای دفع گرما ایجاد میکند. گرمای تولید شده در تراشهها به حد نهایی خود نزدیک میشود و اینترپوزرهای سیلیکونی سنتی نمیتوانند به طور مؤثر این چالش را برطرف کنند.
پردازندههای انویدیا مواد دفع حرارت را تغییر میدهند! تقاضای فزاینده برای زیرلایه کاربید سیلیکون! کاربید سیلیکون یک نیمهرسانا با شکاف باند وسیع است و خواص فیزیکی منحصر به فرد آن، مزایای قابل توجهی را در محیطهای سخت با توان و شار حرارتی بالا به آن میدهد. در بستهبندی پیشرفته GPU، دو مزیت اصلی ارائه میدهد:
۱. قابلیت دفع حرارت: جایگزینی اینترپوزرهای سیلیکونی با اینترپوزرهای SiC میتواند مقاومت حرارتی را تقریباً ۷۰٪ کاهش دهد.
۲. معماری توان کارآمد: SiC امکان ایجاد ماژولهای تنظیمکننده ولتاژ کارآمدتر و کوچکتر را فراهم میکند، مسیرهای تحویل توان را به طور قابل توجهی کوتاه میکند، تلفات مدار را کاهش میدهد و پاسخهای جریان پویای سریعتر و پایدارتری را برای بارهای محاسباتی هوش مصنوعی فراهم میکند.
این تحول با هدف پرداختن به چالشهای اتلاف گرما ناشی از افزایش مداوم قدرت پردازنده گرافیکی (GPU) و ارائه راهحلی کارآمدتر برای تراشههای محاسباتی با کارایی بالا انجام میشود.
رسانایی حرارتی کاربید سیلیکون ۲ تا ۳ برابر بیشتر از سیلیکون است که به طور موثر راندمان مدیریت حرارتی را بهبود میبخشد و مشکلات اتلاف گرما را در تراشههای پرقدرت حل میکند. عملکرد حرارتی عالی آن میتواند دمای اتصال تراشههای GPU را ۲۰ تا ۳۰ درجه سانتیگراد کاهش دهد و به طور قابل توجهی پایداری را در سناریوهای محاسباتی بالا افزایش دهد.
مسیر اجرا و چالشها
طبق منابع زنجیره تأمین، انویدیا این تبدیل مواد را در دو مرحله انجام خواهد داد:
•۲۰۲۵-۲۰۲۶: نسل اول پردازندههای گرافیکی Rubin همچنان از اینترپوزرهای سیلیکونی استفاده خواهد کرد. TSMC از تولیدکنندگان بزرگ دعوت کرده است تا به طور مشترک فناوری تولید اینترپوزرهای SiC را توسعه دهند.
•۲۰۲۷: واسطههای SiC رسماً در فرآیند بستهبندی پیشرفته ادغام خواهند شد.
با این حال، این طرح با چالشهای زیادی، به ویژه در فرآیندهای تولید، روبرو است. سختی کاربید سیلیکون قابل مقایسه با الماس است و به فناوری برش بسیار بالایی نیاز دارد. اگر فناوری برش ناکافی باشد، سطح SiC ممکن است موجدار شود و آن را برای بستهبندی پیشرفته غیرقابل استفاده کند. تولیدکنندگان تجهیزات مانند DISCO ژاپن در تلاشند تا تجهیزات برش لیزری جدیدی را برای رفع این چالش توسعه دهند.
چشماندازهای آینده
در حال حاضر، فناوری اینترپوزر SiC ابتدا در پیشرفتهترین تراشههای هوش مصنوعی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. TSMC قصد دارد در سال 2027 یک CoWoS با رتیکل 7x راهاندازی کند تا پردازندهها و حافظههای بیشتری را ادغام کند و مساحت اینترپوزر را به 14400 میلیمتر مربع افزایش دهد که این امر تقاضای بیشتری برای زیرلایهها ایجاد خواهد کرد.
مورگان استنلی پیشبینی میکند که ظرفیت بستهبندی ماهانه جهانی CoWoS از ۳۸۰۰۰ ویفر ۱۲ اینچی در سال ۲۰۲۴ به ۸۳۰۰۰ در سال ۲۰۲۵ و ۱۱۲۰۰۰ در سال ۲۰۲۶ افزایش خواهد یافت. این رشد مستقیماً تقاضا برای واسطههای SiC را افزایش خواهد داد.
اگرچه زیرلایههای SiC با قطر ۱۲ اینچ در حال حاضر گران هستند، اما انتظار میرود با افزایش تولید انبوه و بلوغ فناوری، قیمتها به تدریج به سطوح معقولی کاهش یابند و شرایطی را برای کاربردهای در مقیاس بزرگ فراهم کنند.
اینترپوزرهای SiC نه تنها مشکلات اتلاف گرما را حل میکنند، بلکه چگالی ادغام را نیز به طور قابل توجهی بهبود میبخشند. مساحت زیرلایههای SiC 12 اینچی تقریباً 90٪ بزرگتر از زیرلایههای 8 اینچی است و به یک اینترپوزر واحد اجازه میدهد تا ماژولهای چیپلت بیشتری را ادغام کند و مستقیماً از الزامات بستهبندی 7x reticle CoWoS انویدیا پشتیبانی کند.
TSMC با شرکتهای ژاپنی مانند DISCO برای توسعه فناوری تولید اینترپوزر SiC همکاری میکند. پس از راهاندازی تجهیزات جدید، تولید اینترپوزر SiC با سرعت بیشتری پیش خواهد رفت و پیشبینی میشود که اولین ورود به بستهبندی پیشرفته در سال 2027 باشد.
با توجه به این خبر، سهام مرتبط با SiC در ۵ سپتامبر عملکرد قوی داشتند و شاخص آنها ۵.۷۶ درصد افزایش یافت. شرکتهایی مانند Tianyue Advanced، Luxshare Precision و Tiantong Co به سقف افزایش روزانه رسیدند، در حالی که Jingsheng Mechanical & Electrical و Yintang Intelligent Control بیش از ۱۰ درصد افزایش یافتند.
طبق گزارش Daily Economic News، انویدیا برای افزایش عملکرد، قصد دارد در طرح توسعه پردازندههای نسل بعدی خود با نام Rubin، مواد میانی زیرلایه در فرآیند بستهبندی پیشرفته CoWoS را با کاربید سیلیکون جایگزین کند.
اطلاعات عمومی نشان میدهد که کاربید سیلیکون دارای خواص فیزیکی عالی است. در مقایسه با دستگاههای سیلیکونی، دستگاههای SiC مزایایی مانند چگالی توان بالا، اتلاف توان کم و پایداری استثنایی در دمای بالا را ارائه میدهند. طبق گفته Tianfeng Securities، زنجیره بالادستی صنعت SiC شامل تهیه زیرلایههای SiC و ویفرهای اپیتاکسیال است؛ و زنجیره میانی شامل طراحی، ساخت و بستهبندی/آزمایش دستگاههای توان SiC و دستگاههای RF است.
کاربردهای پاییندستی SiC گسترده است و بیش از ده صنعت از جمله وسایل نقلیه با انرژی جدید، فتوولتائیک، تولید صنعتی، حمل و نقل، ایستگاههای پایه ارتباطی و رادار را پوشش میدهد. در میان این صنایع، خودروسازی به حوزه اصلی کاربرد SiC تبدیل خواهد شد. طبق گفته Aijian Securities، تا سال 2028، بخش خودرو 74 درصد از بازار جهانی دستگاههای SiC با توان بالا را به خود اختصاص خواهد داد.
از نظر اندازه کلی بازار، طبق گزارش Yole Intelligence، اندازه بازار جهانی زیرلایههای رسانا و نیمه عایق SiC در سال 2022 به ترتیب 512 میلیون و 242 میلیون بوده است. پیشبینی میشود که تا سال 2026، اندازه بازار جهانی SiC به 2.053 میلیارد دلار برسد، که اندازه بازار زیرلایههای رسانا و نیمه عایق SiC به ترتیب به 1.62 میلیارد و 433 میلیون دلار خواهد رسید. پیشبینی میشود نرخ رشد سالانه ترکیبی (CAGR) برای زیرلایههای رسانا و نیمه عایق SiC از سال 2022 تا 2026 به ترتیب 33.37٪ و 15.66٪ باشد.
شرکت XKH در توسعه سفارشی و فروش جهانی محصولات کاربید سیلیکون (SiC) تخصص دارد و طیف کاملی از اندازههای 2 تا 12 اینچ را برای زیرلایههای کاربید سیلیکون رسانا و نیمه عایق ارائه میدهد. ما از سفارشیسازی شخصی پارامترهایی مانند جهتگیری کریستال، مقاومت ویژه (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) و ضخامت (350–2000μm) پشتیبانی میکنیم. محصولات ما به طور گسترده در زمینههای پیشرفته از جمله وسایل نقلیه با انرژی نو، اینورترهای فتوولتائیک و موتورهای صنعتی استفاده میشوند. با بهرهگیری از یک سیستم زنجیره تأمین قوی و یک تیم پشتیبانی فنی، پاسخ سریع و تحویل دقیق را تضمین میکنیم و به مشتریان در افزایش عملکرد دستگاه و بهینهسازی هزینههای سیستم کمک میکنیم.
زمان ارسال: ۱۲ سپتامبر ۲۰۲۵