Tabla de contenido
1. El cuello de botella de la disipación de calor en los chips de IA y el avance de los materiales de carburo de silicio
2. Características y ventajas técnicas de los sustratos de carburo de silicio
3. Planes estratégicos y desarrollo colaborativo de NVIDIA y TSMC
4. Ruta de implementación y desafíos técnicos clave
5. Perspectivas del mercado y expansión de la capacidad
6. Impacto en la cadena de suministro y el desempeño de las empresas relacionadas
7. Amplias aplicaciones y tamaño general del mercado del carburo de silicio
8. Soluciones personalizadas y soporte de productos de XKH
El cuello de botella de la disipación de calor de los futuros chips de IA se está superando con materiales de sustrato de carburo de silicio (SiC).
Según informes de medios extranjeros, NVIDIA planea reemplazar el material del sustrato intermedio en el proceso de empaquetado avanzado CoWoS de sus procesadores de próxima generación por carburo de silicio. TSMC ha invitado a los principales fabricantes a desarrollar conjuntamente tecnologías de fabricación para sustratos intermedios de SiC.
La razón principal es que la mejora del rendimiento de los chips de IA actuales se ha topado con limitaciones físicas. A medida que aumenta la potencia de la GPU, la integración de múltiples chips en intercaladores de silicio genera unas exigencias de disipación de calor extremadamente altas. El calor generado dentro de los chips está llegando a su límite, y los intercaladores de silicio tradicionales no pueden abordar este desafío eficazmente.
¡Los procesadores NVIDIA cambian de material de disipación de calor! ¡La demanda de sustrato de carburo de silicio va a explotar! El carburo de silicio es un semiconductor de banda prohibida amplia, y sus propiedades físicas únicas le otorgan ventajas significativas en entornos extremos con alta potencia y alto flujo de calor. En un encapsulado avanzado para GPU, ofrece dos ventajas principales:
1. Capacidad de disipación de calor: reemplazar los interpositores de silicio con interpositores de SiC puede reducir la resistencia térmica en casi un 70%.
2. Arquitectura de energía eficiente: SiC permite la creación de módulos reguladores de voltaje más pequeños y eficientes, acortando significativamente las rutas de suministro de energía, reduciendo las pérdidas del circuito y proporcionando respuestas de corriente dinámica más rápidas y estables para cargas informáticas de IA.
Esta transformación tiene como objetivo abordar los desafíos de disipación de calor causados por el aumento continuo de la potencia de la GPU, proporcionando una solución más eficiente para los chips informáticos de alto rendimiento.
La conductividad térmica del carburo de silicio es de 2 a 3 veces superior a la del silicio, lo que mejora eficazmente la eficiencia de la gestión térmica y soluciona los problemas de disipación de calor en chips de alta potencia. Su excelente rendimiento térmico puede reducir la temperatura de unión de los chips GPU entre 20 y 30 °C, mejorando significativamente la estabilidad en entornos de alta computación.
Ruta de implementación y desafíos
Según fuentes de la cadena de suministro, NVIDIA implementará esta transformación de material en dos pasos:
2025-2026: La GPU Rubin de primera generación seguirá utilizando intercaladores de silicio. TSMC ha invitado a los principales fabricantes a desarrollar conjuntamente la tecnología de fabricación de intercaladores de SiC.
•2027: Los interpositores de SiC se integrarán oficialmente en el proceso de empaquetado avanzado.
Sin embargo, este plan enfrenta numerosos desafíos, especialmente en los procesos de fabricación. La dureza del carburo de silicio es comparable a la del diamante, lo que requiere una tecnología de corte extremadamente avanzada. Si esta tecnología de corte es inadecuada, la superficie de SiC puede ondularse, inutilizándola para el envasado avanzado. Fabricantes de equipos como la japonesa DISCO están trabajando en el desarrollo de nuevos equipos de corte láser para abordar este desafío.
Perspectivas futuras
Actualmente, la tecnología de interposición de SiC se utilizará primero en los chips de IA más avanzados. TSMC planea lanzar un CoWoS con retícula 7x en 2027 para integrar más procesadores y memoria, aumentando el área de interposición a 14.400 mm², lo que impulsará una mayor demanda de sustratos.
Morgan Stanley predice que la capacidad mensual global de empaquetado de CoWoS aumentará de 38.000 obleas de 12 pulgadas en 2024 a 83.000 en 2025 y 112.000 en 2026. Este crecimiento impulsará directamente la demanda de interpositores de SiC.
Aunque los sustratos de SiC de 12 pulgadas actualmente son caros, se espera que los precios disminuyan gradualmente a niveles razonables a medida que la producción en masa aumente y la tecnología madure, creando las condiciones para aplicaciones a gran escala.
Los intercaladores de SiC no solo resuelven los problemas de disipación de calor, sino que también mejoran significativamente la densidad de integración. El área de los sustratos de SiC de 12 pulgadas es casi un 90 % mayor que la de los sustratos de 8 pulgadas, lo que permite que un solo intercalador integre más módulos Chiplet, cumpliendo así con los requisitos de empaquetado CoWoS de retícula 7x de NVIDIA.
TSMC colabora con empresas japonesas como DISCO para desarrollar tecnología de fabricación de intercaladores de SiC. Una vez instalados los nuevos equipos, la fabricación de intercaladores de SiC se agilizará, y se espera que la primera entrada en el encapsulado avanzado sea en 2027.
Impulsadas por esta noticia, las acciones relacionadas con el SiC tuvieron un sólido desempeño el 5 de septiembre, con un alza del 5,76 % en el índice. Empresas como Tianyue Advanced, Luxshare Precision y Tiantong Co. alcanzaron su límite diario de alza, mientras que Jingsheng Mechanical & Electrical y Yintang Intelligent Control subieron más del 10 %.
Según el Daily Economic News, para mejorar el rendimiento, NVIDIA planea reemplazar el material del sustrato intermedio en el proceso de empaquetado avanzado CoWoS con carburo de silicio en su plan de desarrollo del procesador Rubin de próxima generación.
La información pública muestra que el carburo de silicio posee excelentes propiedades físicas. En comparación con los dispositivos de silicio, los dispositivos de SiC ofrecen ventajas como alta densidad de potencia, baja pérdida de potencia y una excepcional estabilidad a altas temperaturas. Según Tianfeng Securities, la cadena de suministro de SiC en las etapas iniciales incluye la preparación de sustratos de SiC y obleas epitaxiales; la etapa intermedia incluye el diseño, la fabricación, el empaquetado y las pruebas de dispositivos de potencia de SiC y dispositivos de radiofrecuencia.
Las aplicaciones de SiC en el sector de la energía son extensas y abarcan más de diez industrias, incluyendo vehículos de nueva energía, energía fotovoltaica, fabricación industrial, transporte, estaciones base de comunicaciones y radares. Entre ellas, la automoción se convertirá en el principal campo de aplicación del SiC. Según Aijian Securities, para 2028, el sector automotriz representará el 74 % del mercado mundial de dispositivos de SiC para la energía.
En términos del tamaño total del mercado, según Yole Intelligence, el mercado global de sustratos de SiC conductores y semiaislantes alcanzó los 512 y 242 millones de dólares en 2022. Se proyecta que, para 2026, el mercado global de SiC alcanzará los 2.053 millones de dólares, con un valor de 1.620 millones y 433 millones de dólares para los sustratos de SiC conductores y semiaislantes, respectivamente. Se espera que las tasas de crecimiento anual compuesta (TCAC) para los sustratos de SiC conductores y semiaislantes entre 2022 y 2026 sean del 33,37 % y el 15,66 %, respectivamente.
XKH se especializa en el desarrollo personalizado y la venta global de productos de carburo de silicio (SiC). Ofrece una gama completa de tamaños de 2 a 12 pulgadas para sustratos de carburo de silicio, tanto conductores como semiaislantes. Facilitamos la personalización de parámetros como la orientación del cristal, la resistividad (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) y el espesor (350–2000 μm). Nuestros productos se utilizan ampliamente en sectores de alta gama, como vehículos de nueva energía, inversores fotovoltaicos y motores industriales. Gracias a una sólida cadena de suministro y a un equipo de soporte técnico, garantizamos una respuesta rápida y una entrega precisa, ayudando a nuestros clientes a optimizar el rendimiento de sus dispositivos y los costes del sistema.
Hora de publicación: 12 de septiembre de 2025