华为英伟达双线突破，碳化硅重构芯片散热格局
热设计
来源：证券时报
近日，华为技术有限公司公布两项碳化硅散热相关专利，分别为《导热组合物及其制备方法和应用》与《一种导热吸波组合物及其应用》。这两项专利均以碳化硅为核心填料，显著提升电子设备导热能力，应用领域覆盖电子元器件散热、封装芯片基板与散热盖制造，以及电路板热管理等关键场景。
无独有偶，芯片巨头英伟达此前已披露新一代 Rubin 处理器计划，将 CoWoS 先进封装的中间基板材料从传统硅基更换为碳化硅，预计 2027 年实现规模化应用，两大科技巨头的技术动向共同将碳化硅推向高功率芯片散热的前沿舞台。
碳化硅凭借 500W/mK 的超高热导率（仅次于金刚石），较传统硅材料（150W/mK）和陶瓷基板（200-230W/mK）展现出压倒性优势。中国科学院宁波材料技术与工程研究所最新研究显示，通过相变调控技术可将碳化硅陶瓷热导率提升至 229W/mK，进一步验证了该材料的性能潜力。更关键的是，其热膨胀系数与芯片材料高度匹配，在高效散热的同时能保障封装结构长期稳定性。随着 AI 算力需求爆发，芯片功率密度持续攀升成为行业普遍面临的挑战。英伟达 GPU 功率已从 H200 的 700W 跃升至 B300 的 1400W，采用 CoWoS 封装技术的多芯片集成方案虽显著缩小体积，却使散热压力倍增。尤其在 Rubin 系列芯片中，集成 HBM4 的多芯片产品功率已接近 2000W，传统硅中介层的散热能力俨然成为技术瓶颈。技术实测数据显示，采用碳化硅中介层可使 GPU 芯片结温降低 20-30℃，散热系统成本下降 30%，有效避免芯片因过热降频导致的算力损失。东吴证券测算显示，若 2024 年出货的 160 万张英伟达 H100 芯片全部换装碳化硅中介层，将对应 76190 张 12 英寸衬底需求，按当前市场规模估算，全球碳化硅衬底市场 2025 年将突破 20 亿美元。碳化硅散热技术的产业化进程正在加速。天岳先进除传统功率器件领域外，已将碳化硅应用拓展至光波导、TF-SAW 滤波器及散热部件等新兴领域。三安光电 9 月最新披露，其热沉散热用碳化硅材料已进入送样阶段，同步推进在 AI/AR 眼镜等终端设备的应用验证。在关键生产环节，晶盛机电已实现 12 英寸导电型碳化硅单晶生长技术突破，6-8 英寸衬底已进入规模化量产阶段，并成功获取国际客户批量订单。时代电气则建成 6 英寸碳化硅芯片产线，形成年产 2.5 万片的产能规模。资本市场反应热烈，今年以来晶盛机电、时代电气等企业获得至少 6 次机构调研，多只概念股获融资资金加仓超 3 亿元。从华为的专利布局到英伟达的量产计划，碳化硅正从电力电子传统领域快速渗透至芯片封装散热新场景。随着 12 英寸衬底技术成熟与量产成本下降，这项 "新材料革命" 有望重塑半导体产业的技术路线图，为摩尔定律放缓后的算力突破提供关键支撑。
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