科技領域正掀起一場關于芯片散熱的技術革新,碳化硅材料憑借其卓越的導熱性能成為行業焦點。華為近期公布的兩項專利引發市場關注,其中《導熱組合物及其制備方法和應用》與《一種導熱吸波組合物及其應用》均以碳化硅作為核心填料,通過材料創新提升電子設備散熱效率。前者主要應用于電子元器件散熱及芯片封裝領域,后者則覆蓋電子元器件與電路板等場景,標志著碳化硅在微電子散熱領域的應用邁出關鍵一步。
國際半導體巨頭英偉達同步推進技術升級,其新一代Rubin處理器設計將采用碳化硅替代傳統硅基材料作為CoWoS先進封裝的中間基板。據供應鏈消息,該技術方案預計于2027年實現大規模量產,旨在應對AI芯片功率密度激增帶來的散熱挑戰。以英偉達B300 GPU為例,其功耗從H200的700W躍升至1400W,而集成HBM4的多芯片模組功率更接近2000W,這對封裝材料的熱傳導能力提出嚴苛要求。
材料特性對比顯示,碳化硅熱導率高達500W/mK,分別是硅材料(約150W/mK)和陶瓷基板(200-230W/mK)的3.3倍和2.2倍。更關鍵的是,其熱膨脹系數與芯片材料高度匹配,在確保高效散熱的同時維持封裝結構的物理穩定性。東方證券分析指出,采用碳化硅中介層可使GPU結溫降低20-30℃,散熱成本縮減30%,有效避免芯片因過熱導致的性能衰減,保障算力持續穩定輸出。
市場空間測算方面,東吳證券以英偉達H100芯片為例,假設12英寸碳化硅晶圓可切割21個3倍光罩尺寸的中介層,按2024年160萬張H100出貨量計算,若全面替換為碳化硅基板,對應襯底需求將達76,190張。這一數據揭示出碳化硅應用場景從電力電子向封裝散熱領域的延伸,正創造新的市場增量。
資本市場對此反應熱烈,A股碳化硅概念板塊9月以來持續走強。露笑科技、天岳先進漲幅超30%,晶盛機電、天通股份漲幅逾20%,天富能源、英唐智控等個股漲幅均超過10%。融資數據方面,通富微電獲7.01億元加倉,露笑科技獲4.16億元增持,天岳先進、英唐智控、天通股份等5股融資增量均超3億元。其中通富微電作為國內封測龍頭,已配合意法半導體完成碳化硅模塊自動化產線量產。
企業布局動態顯示,天岳先進在功率器件襯底材料基礎上,正拓展光波導、TF-SAW濾波器及散熱部件等新興領域。三安光電推進碳化硅在AI/AR眼鏡及熱沉散熱的應用研發,目前相關材料已進入送樣階段。晶盛機電突破12英寸導電型碳化硅單晶生長技術,時代電氣6英寸碳化硅芯片產線具備年產2.5萬片產能,產業鏈各環節技術突破為規模化應用奠定基礎。
投資者關系活動記錄顯示,今年以來晶盛機電、時代電氣、瑞納智能等企業接受機構調研達6次。在近期交流中,晶盛機電重點展示了12英寸碳化硅晶體生長技術,時代電氣披露其產線已實現穩定運行。這些技術進展與資本市場資金流向形成共振,反映出產業界對碳化硅散熱方案的高度認可。
行業觀察人士指出,隨著AI算力需求呈指數級增長,芯片功耗密度持續突破物理極限,傳統散熱方案已難以滿足需求。碳化硅材料憑借其熱傳導性能與結構穩定性優勢,正在重構高端芯片封裝技術范式。這場由材料創新驅動的技術變革,不僅關乎芯片性能提升,更可能重塑半導體產業鏈競爭格局。