Mục lục
1. Nút thắt cổ chai về tản nhiệt trong chip AI và bước đột phá của vật liệu cacbua silic
2. Đặc điểm và ưu điểm kỹ thuật của chất nền cacbua silic
3. Kế hoạch chiến lược và phát triển hợp tác giữa NVIDIA và TSMC
4. Lộ trình triển khai và những thách thức kỹ thuật chính
5. Triển vọng thị trường và mở rộng năng lực sản xuất
6. Tác động đến chuỗi cung ứng và hiệu quả hoạt động của các công ty liên quan
7. Ứng dụng rộng rãi và quy mô thị trường tổng thể của cacbua silic
8. Giải pháp tùy chỉnh và hỗ trợ sản phẩm của XKH
Vấn đề tắc nghẽn tản nhiệt của các chip AI thế hệ tương lai đang được khắc phục nhờ vật liệu nền silicon carbide (SiC).
Theo các báo cáo của truyền thông nước ngoài, NVIDIA có kế hoạch thay thế vật liệu nền trung gian trong quy trình đóng gói tiên tiến CoWoS của bộ vi xử lý thế hệ tiếp theo bằng silicon carbide (SiC). TSMC đã mời các nhà sản xuất lớn cùng hợp tác phát triển công nghệ sản xuất chất nền trung gian SiC.
Lý do chính là việc cải thiện hiệu năng của các chip AI hiện nay đã gặp phải những hạn chế vật lý. Khi sức mạnh GPU tăng lên, việc tích hợp nhiều chip vào các bộ phận trung gian bằng silicon tạo ra nhu cầu tản nhiệt cực kỳ cao. Nhiệt lượng sinh ra bên trong các chip đang tiến gần đến giới hạn của nó, và các bộ phận trung gian bằng silicon truyền thống không thể giải quyết hiệu quả thách thức này.
Bộ xử lý NVIDIA chuyển sang vật liệu tản nhiệt mới! Nhu cầu về chất nền silicon carbide dự kiến sẽ bùng nổ! Silicon carbide là chất bán dẫn có dải năng lượng rộng, và các đặc tính vật lý độc đáo của nó mang lại những lợi thế đáng kể trong môi trường khắc nghiệt với công suất cao và lưu lượng nhiệt cao. Trong công nghệ đóng gói GPU tiên tiến, nó mang lại hai lợi thế cốt lõi:
1. Khả năng tản nhiệt: Thay thế các lớp trung gian silicon bằng các lớp trung gian SiC có thể giảm điện trở nhiệt gần 70%.
2. Kiến trúc nguồn hiệu quả: SiC cho phép tạo ra các mô-đun điều chỉnh điện áp nhỏ gọn và hiệu quả hơn, rút ngắn đáng kể đường dẫn cấp nguồn, giảm tổn thất mạch và cung cấp phản hồi dòng điện động nhanh hơn, ổn định hơn cho các tải tính toán AI.
Sự chuyển đổi này nhằm giải quyết những thách thức về tản nhiệt do công suất GPU liên tục tăng lên, cung cấp một giải pháp hiệu quả hơn cho các chip điện toán hiệu năng cao.
Độ dẫn nhiệt của silicon carbide cao hơn silicon từ 2-3 lần, giúp cải thiện hiệu quả quản lý nhiệt và giải quyết vấn đề tản nhiệt trong các chip công suất cao. Hiệu năng tản nhiệt tuyệt vời của nó có thể giảm nhiệt độ mối nối của chip GPU từ 20-30°C, tăng cường đáng kể độ ổn định trong các kịch bản tính toán cường độ cao.
Lộ trình triển khai và những thách thức
Theo các nguồn tin từ chuỗi cung ứng, NVIDIA sẽ thực hiện quá trình chuyển đổi vật liệu này theo hai bước:
•2025-2026: GPU Rubin thế hệ đầu tiên vẫn sẽ sử dụng các tấm trung gian silicon. TSMC đã mời các nhà sản xuất lớn cùng phát triển công nghệ sản xuất tấm trung gian SiC.
•2027: Các lớp trung gian SiC sẽ chính thức được tích hợp vào quy trình đóng gói tiên tiến.
Tuy nhiên, kế hoạch này phải đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là trong quy trình sản xuất. Độ cứng của silicon carbide tương đương với kim cương, đòi hỏi công nghệ cắt cực kỳ cao. Nếu công nghệ cắt không đủ tốt, bề mặt SiC có thể bị gợn sóng, khiến nó không thể sử dụng được cho các ứng dụng đóng gói tiên tiến. Các nhà sản xuất thiết bị như DISCO của Nhật Bản đang nỗ lực phát triển thiết bị cắt laser mới để giải quyết thách thức này.
Triển vọng tương lai
Hiện tại, công nghệ lớp trung gian SiC sẽ được sử dụng đầu tiên trong các chip AI tiên tiến nhất. TSMC dự định ra mắt công nghệ CoWoS với độ phân giải gấp 7 lần vào năm 2027 để tích hợp nhiều bộ xử lý và bộ nhớ hơn, tăng diện tích lớp trung gian lên 14.400 mm², điều này sẽ thúc đẩy nhu cầu về chất nền tăng cao.
Morgan Stanley dự đoán rằng công suất đóng gói CoWoS hàng tháng toàn cầu sẽ tăng mạnh từ 38.000 tấm wafer 12 inch vào năm 2024 lên 83.000 tấm vào năm 2025 và 112.000 tấm vào năm 2026. Sự tăng trưởng này sẽ trực tiếp thúc đẩy nhu cầu về các lớp trung gian SiC.
Mặc dù các tấm nền SiC 12 inch hiện đang có giá cao, nhưng dự kiến giá sẽ giảm dần xuống mức hợp lý khi sản xuất hàng loạt được mở rộng và công nghệ hoàn thiện hơn, tạo điều kiện cho các ứng dụng quy mô lớn.
Các tấm chuyển tiếp SiC không chỉ giải quyết vấn đề tản nhiệt mà còn cải thiện đáng kể mật độ tích hợp. Diện tích của chất nền SiC 12 inch lớn hơn gần 90% so với chất nền 8 inch, cho phép một tấm chuyển tiếp duy nhất tích hợp nhiều mô-đun Chiplet hơn, hỗ trợ trực tiếp các yêu cầu đóng gói CoWoS với độ phân giải gấp 7 lần của NVIDIA.
TSMC đang hợp tác với các công ty Nhật Bản như DISCO để phát triển công nghệ sản xuất tấm trung gian SiC. Sau khi trang thiết bị mới được đưa vào sử dụng, việc sản xuất tấm trung gian SiC sẽ diễn ra suôn sẻ hơn, với thời điểm sớm nhất dự kiến đưa vào ứng dụng đóng gói tiên tiến là năm 2027.
Được thúc đẩy bởi tin tức này, cổ phiếu các công ty liên quan đến SiC đã tăng mạnh vào ngày 5 tháng 9, với chỉ số tăng 5,76%. Các công ty như Tianyue Advanced, Luxshare Precision và Tiantong Co. đạt mức tăng kịch trần trong ngày, trong khi Jingsheng Mechanical & Electrical và Yintang Intelligent Control tăng hơn 10%.
Theo tờ Daily Economic News, để nâng cao hiệu năng, NVIDIA dự định thay thế vật liệu nền trung gian trong quy trình đóng gói tiên tiến CoWoS bằng silicon carbide trong kế hoạch phát triển bộ xử lý Rubin thế hệ tiếp theo của mình.
Thông tin công khai cho thấy silicon carbide (SiC) sở hữu các đặc tính vật lý tuyệt vời. So với các thiết bị silicon, thiết bị SiC có những ưu điểm như mật độ công suất cao, tổn thất công suất thấp và độ ổn định nhiệt độ cao vượt trội. Theo Tianfeng Securities, chuỗi công nghiệp SiC ở khâu thượng nguồn bao gồm việc chuẩn bị chất nền SiC và các tấm bán dẫn epitaxy; khâu trung nguồn bao gồm thiết kế, sản xuất và đóng gói/kiểm tra các thiết bị điện SiC và thiết bị RF.
Ở khâu hạ nguồn, các ứng dụng của SiC rất rộng rãi, bao gồm hơn mười ngành công nghiệp, trong đó có xe năng lượng mới, quang điện, sản xuất công nghiệp, vận tải, trạm gốc thông tin liên lạc và radar. Trong số đó, ngành ô tô sẽ trở thành lĩnh vực ứng dụng cốt lõi của SiC. Theo Aijian Securities, đến năm 2028, ngành ô tô sẽ chiếm 74% thị trường thiết bị SiC công suất toàn cầu.
Về quy mô thị trường tổng thể, theo Yole Intelligence, quy mô thị trường chất nền SiC dẫn điện và bán cách điện toàn cầu lần lượt là 512 triệu và 242 triệu USD vào năm 2022. Dự kiến đến năm 2026, quy mô thị trường SiC toàn cầu sẽ đạt 2,053 tỷ USD, trong đó quy mô thị trường chất nền SiC dẫn điện và bán cách điện đạt lần lượt 1,62 tỷ USD và 433 triệu USD. Tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) cho chất nền SiC dẫn điện và bán cách điện từ năm 2022 đến năm 2026 dự kiến lần lượt là 33,37% và 15,66%.
XKH chuyên phát triển theo yêu cầu và kinh doanh toàn cầu các sản phẩm Silicon Carbide (SiC), cung cấp đầy đủ các kích thước từ 2 đến 12 inch cho cả chất nền silicon carbide dẫn điện và bán cách điện. Chúng tôi hỗ trợ tùy chỉnh các thông số như hướng tinh thể, điện trở suất (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) và độ dày (350–2000μm). Sản phẩm của chúng tôi được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cao cấp bao gồm xe năng lượng mới, biến tần quang điện và động cơ công nghiệp. Nhờ hệ thống chuỗi cung ứng mạnh mẽ và đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật, chúng tôi đảm bảo phản hồi nhanh chóng và giao hàng chính xác, giúp khách hàng nâng cao hiệu suất thiết bị và tối ưu hóa chi phí hệ thống.
Thời gian đăng bài: 12/09/2025