碳化硅成为芯片散热新路线。
日前,华为公布两项专利,均涉及碳化硅散热,包括《导热组合物及其制备方法和应用》和《一种导热吸波组合物及其应用》,两项专利均用碳化硅做填料,提高电子设备的导热能力。其中,前者应用领域包括电子元器件的散热和封装芯片(基板、散热盖),后者应用领域包括电子元器件、电路板。
无独有偶,此前有媒体爆料称,英伟达在其新一代Rubin处理器设计中,将CoWoS先进封装的中间基板材料从硅更换为碳化硅,以提升散热性能,并预计2027年开始大规模采用。
碳化硅导热能力强大
碳化硅材料具有优异的导热性能,仅次于金刚石。公开资料显示,碳化硅热导率达500W/mK,相比之下,硅的热导率仅为约150W/mK,陶瓷基板热导率约200W/mK~230W/mK。此外,碳化硅热膨胀系数与芯片材料高度契合,既能高效散热,又能保障封装稳定性。
随着AI芯片功率持续提升,散热难题摆在各大科技公司面前。英伟达GPU芯片功率从H200的700W提高到B300的1400W,而CoWoS封装技术又将多个芯片(如处理器、存储器等)高密度地堆叠集成在一个封装内,显著缩小了封装面积,这对芯片封装散热提出更高要求。
中介层的散热能力成为AI芯片瓶颈,Rubin系列芯片中,集成HBM4的多芯片产品功率已经接近2000W。
东方证券指出,中介层是CoWoS封装平台的核心部件之一,目前主要由硅材料制作。随着英伟达GPU芯片的功率越来越大,将众多芯片集成到硅中介层将导致更高的散热性能要求,而如果采用导热率更好的碳化硅中介层,其散热片尺寸有望大幅缩小,优化整体封装尺寸。
数据显示,采用碳化硅中介层后,可使GPU芯片的结温降低20℃~30℃,散热成本降低30%,有效防止芯片因过热降频,保证芯片的算力稳定输出。因此,碳化硅有望成为解决高功率芯片散热瓶颈的理想材料。
碳化硅应用领域从电力电子扩展到封装散热,打开了市场增量空间。东吴证券测算,以当前英伟达H100 3倍光罩的2500mm²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若未来替换成碳化硅中介层,则对应76190张衬底需求。
概念股大幅上涨
A股市场方面,由于英伟达切入碳化硅散热领域,相关概念股9月以来大幅上涨,其中,露笑科技、天岳先进9月以来涨幅均超过30%,晶盛机电、天通股份涨幅均超过20%,天富能源、英唐智控涨幅均超10%。
碳化硅散热成为市场热点,近期多家公司在投资者互动平台就散热领域布局做出回应。
天岳先进表示,公司在前瞻性技术创新上继续布局,除供应应用于功率器件、射频器件的碳化硅衬底材料外,公司还广泛布局了光波导、TF-SAW滤波器、散热部件等新兴领域的碳化硅产品及技术。
三安光电表示,公司持续推进碳化硅衬底在AI/AR眼镜、热沉散热等方向的应用,热沉散热用碳化硅材料早已开始研发,目前处于送样阶段。
据证券时报·数据宝统计,今年以来,多只碳化硅概念股获得投资者频繁调研,其中晶盛机电、时代电气、瑞纳智能获得6次调研。
晶盛机电在近期的调研中表示,公司已实现12英寸导电型碳化硅单晶生长技术突破,成功长出12英寸碳化硅晶体。
时代电气在9月调研中表示,当前公司已经拥有一条6英寸碳化硅芯片产线,具备年产2.5万片6英寸碳化硅芯片产能。
据数据宝统计,9月以来,多只碳化硅概念股获融资资金加仓,通富微电、露笑科技、天岳先进、英唐智控、天通股份5股获加仓金额均超过3亿元。
通富微电加仓金额最高,达到7.01亿元,最新融资余额为26.34亿元。公司是国内芯片封测龙头之一,2023年公司配合意法半导体等行业龙头,完成了碳化硅模块自动化产线的研发并实现了规模量产。
露笑科技获加仓4.16亿元,最新融资余额为13.27亿元。公司碳化硅业务主要为6英寸导电型碳化硅衬底片的生产、销售。