碳化硅颠覆芯片封装！英伟达领航，A股产业链迎利好

百科大全 2025年09月08日 19:23 1 admin

碳化硅颠覆芯片封装！英伟达领航，A股产业链迎利好

一场由AI芯片功率飙升引发的散热革命正在悄然进行，碳化硅这一第三代半导体材料正在从功率器件走向先进封装的舞台中央。

全球AI芯片巨头英伟达在其新一代Rubin处理器设计中，做出了一个重大改变：将CoWoS先进封装环节的中间基板材料，由传统的硅换成了碳化硅。

这一转变的背后，是AI芯片算力不断提升带来的散热挑战。

随着GPU功率密度持续攀升，传统的硅基材料已经无法满足高性能芯片的散热需求。碳化硅以其优异的热导率和高工艺窗口，成为了解决这一难题的关键材料。

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01 技术变革，硅基散热已达极限

AI芯片的算力竞赛正面临热管理瓶颈。随着GPU芯片功率不断增大，将众多芯片集成到硅中介层（CoWoS）导致散热需求呈指数级增长。

传统的硅基材料在散热性能上已经无法满足新一代处理器的性能要求。芯片功率密度持续提升，散热问题已经成为制约AI计算性能进一步提升的关键因素。

碳化硅作为一种宽禁带半导体材料，凭借其卓越的物理和化学性能成为解决方案：硬度高，耐高温，抗氧化温度达1600℃，高温下仍保持结构稳定，热导率高，适合高效散热。

02 性能优势，碳化硅脱颖而出

碳化硅的散热性能远超传统材料，使其在先进封装领域具有无可比拟的优势。

与传统硅基器件相比，碳化硅器件拥有颠覆性的性能优势，尤其是在高压、高频、高温场景下表现突出。

碳化硅器件能大幅降低能量损耗（约50%以上），提升系统效率；由于高频和耐高温特性，可以减小配套的散热器和无源器件的体积，使系统更轻量化、小型化。

同时，碳化硅能在更高的温度（200°C以上）和电压下稳定工作，提供了更高的可靠性。这些特性正好完美匹配了AI芯片对高效散热和小型化的双重需求。

03 市场需求，巨头布局引爆增量

英伟达的计划只是碳化硅在先进封装中应用的开始。业界巨头纷纷布局，预示着这一技术方向的广阔前景。

台积电已组织产业链研发碳化硅中介层，虽然第一代Rubin仍使用硅基板，但预计不晚于2027年导入碳化硅。

台积电还计划将12英寸单晶碳化硅应用于散热载板，取代传统的氧化铝、蓝宝石基板或陶瓷基板。

据东吴证券测算，以当前英伟达H100 3倍光罩的2500mm中介层为例，假设12英寸碳化硅晶圆可生产21个3倍光罩尺寸的中介层，2024年出货的160万张H100若替换成碳化硅中介层，则对应76，190张衬底需求。

台积电预计2027年推出7*光罩CoWoS来集成更多处理器和存储器，中介层面积增至1.44万mm2，这将对应更多的碳化硅衬底需求。

04 产业链梳理，四驾马车引领发展

碳化硅产业链分为衬底、外延、芯片设计、芯片制造、模块封装等多个环节。其中衬底是技术壁垒最高、价值量最大的环节，约占成本的50%。

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