集聚封測智慧 賦能AI新時代  ——華為公佈兩項晶片散熱技術，碳化矽材料破解高熱功耗瓶頸華為技術有限公司近日公佈兩項與碳化矽散熱相關的專利，分別為《導熱組合物及其製備方法和應用》和《一種導熱吸波組合物及其應用》。兩項專利均採用碳化矽作為填料，旨在提高電子裝置的導熱能力。其中第一項專利應用領域包括電子元器件的散熱和封裝晶片（基板、散熱蓋），第二項專利則應用於電子元器件、電路板等領域。隨著AI晶片功率持續提升，散熱難題擺在各大科技公司面前。輝達GPU晶片功率從H200的700W提高到B300的1400W。CoWoS封裝技術將多個晶片（如處理器、儲存器等）高密度地堆疊整合在一個封裝內，顯著縮小了封裝面積，這對晶片封裝散熱提出更高要求。中介層的散熱能力成為AI晶片瓶頸，Rubin系列晶片中，整合HBM4的多晶片產品功率已經接近2000W。碳化矽材料具有優異的導熱性能，僅次於金剛石。公開資料顯示，碳化矽熱導率達500W/mK。相比之下，矽的熱導率僅為約150W/mK，陶瓷基板熱導率約200W/mK~230W/mK。此外，碳化矽熱膨脹係數與晶片材料高度契合，既能高效散熱，又能保障封裝穩定性。採用碳化矽中介層後，可使GPU晶片的結溫降低20℃~30℃，散熱成本降低30%，有效防止晶片因過熱降頻，保證晶片的算力穩定輸出。華為公佈的兩項專利均用碳化矽做填料，提高電子裝置的導熱能力。《導熱組合物及其製備方法和應用》主要針對電子元器件的散熱和封裝晶片。《一種導熱吸波組合物及其應用》則專注於電子元器件、電路板等應用領域。這些專利技術旨在解決高功率晶片散熱瓶頸問題。不僅是華為，輝達也在其新一代Rubin處理器設計中，將CoWoS先進封裝的中間基板材料從矽更換為碳化矽，以提升散熱性能，並預計2027年開始大規模採用。碳化矽應用領域從電力電子擴展到封裝散熱，打開了市場增量空間。東吳證券測算，以當前輝達H100 3倍光罩的2500mm²中介層為例，假設12英吋碳化矽晶圓可生產21個3倍光罩尺寸的中介層。2024年出貨的160萬張H100若未來替換成碳化矽中介層，則對應76190張襯底需求。隨著輝達GPU晶片的功率越來越大，將眾多晶片整合到矽中介層將導致更高的散熱性能要求，而如果採用導熱率更好的碳化矽中介層，其散熱片尺寸有望大幅縮小，最佳化整體封裝尺寸。資料顯示，採用碳化矽中介層後，可使GPU晶片的結溫降低20℃~30℃，散熱成本降低30%，有效防止晶片因過熱降頻，保證晶片的算力穩定輸出。AI晶片功率不斷攀升，散熱技術已成為制約算力發展的關鍵因素。晶片散熱技術競賽已經拉開帷幕，這將重塑高性能計算領域的競爭格局。 (未來半導體)

碳化矽襯底領域，中國廠商正在快速崛起。碳化矽半導體激烈的廝殺中，一家龍頭即將宣告隕落。據華爾街日報援引知情人士消息稱，半導體碳化矽晶圓龍頭Wolfspeed由於一直無法解決債務危機，將在數周內申請破產。公司拒絕了債權人提出的多項庭外債務重組方案，計畫申請第11章破產保護，這一申請也得到其大多數債權人的支援。在本月早些時候，Wolfspeed已經透露出了對持續經營能力和業績的擔憂。一方面，公司在解決即將到期的債務上陷入困境，可能影響其獲得美國政府資金；另一方面，Wolfspeed預計2026年收入為8.5億美元，這一數字遠低於分析師預期的9.587億美元。據悉，Wolfspeed目前債務約65億美元，其中包含一筆5.75億美元、在2026年5月到期的期末整付可轉債。公司表示，截至3月31日，手上持有13億美元現金。▌改名反成下跌開端過去幾年，Wolfspeed曾經憑藉碳化矽襯底全球市佔率第一的成績，頂著“全球碳化矽龍頭”的光環風光無限。Wolfspeed前身為Cree，成立於1987年，最初公司主營業務為LED晶片和封裝器件。但2016年起起照明業務開始下滑，在相繼出售了旗下LED照明業務部和LED產品事業部之後，Cree開始全面投身於半導體碳化矽，並在2021年正式改名Wolfspeed。彼時公司首席執行官Gregg Lowe表示，“（改名）是Wolfspeed的一個關鍵轉型里程碑，標誌著我們已經成為一家純粹且強大的全球性半導體企業。下一代的功率半導體將由碳化矽技術推動。作為碳化矽技術的領導者，我們對未來非常激動。”豈料，改名卻成了Wolfspeed跌下神壇的開端。回看Wolfspeed的股價走勢，2021年10月宣佈改名之後，公司股價在同年11月來到歷史新高，之後便再也沒有突破過這一高點，反而持續下跌。最新4.87億美元的市值，甚至只剩下頂峰時164.88億美元的一個零頭。▌大手筆擴產股價大跌的2021-2024財年，曾被Wolfspeed高層看作“最重要的投資時期”。在對新能源汽車、太陽能等下游市場的需求高預期下，Wolfspeed在當時砸下重金開啟了產能大擴張計畫，例如2022年計畫在美國莫霍克谷新建8英吋碳化矽晶圓廠，可將其碳化矽產能提升超10倍；2024年計畫和采埃孚合作，在德國薩爾州建廠，總投資額高達30億美元，有望成為全球最大的碳化矽廠……但在這背後，Wolfspeed的產能利用率很長時間都在低位徘徊。根據公司2024年披露的資料，其莫霍克谷廠的晶圓開工利用率已達20%；預計到2024年底，這一數字可提升至25%。低迷的產能利用率自然加重了Wolfspeed的成本壓力，削弱了其產品價格競爭力。TrendForce本月發佈的研究顯示，2024年受汽車和工業需求走弱影響，碳化矽襯底出貨量成長放緩，與此同時市場競爭加劇、產品價格大幅下跌，導致2024年全球N-type（導電型）碳化矽襯底產業營收同比減少9%，為10.4億美元。從主要廠商的市佔情況來看，即將宣告破產的Wolfspeed仍維持第一名，2024年市佔率達33.7%。中國廠天科合達和天岳先進近年發展迅速，2024年二者市佔率相差無幾，分別以17.3%和17.1%位列第二、三名。該分析進一步指出，從襯底尺寸觀察，由於現行主流的6英吋SiC襯底價格快速下降，以及8英吋碳化矽前段製程的技術難度較高，加上市場環境劇烈變化，預計6英吋襯底將持續佔據SiC襯底市場的主導地位。但8英吋襯底是進一步降低碳化矽成本的必然選擇，且有助碳化矽晶片技術升級，吸引各大廠商積極投入。可以看到，碳化矽襯底領域，中國廠商正在快速崛起，多家供應商在具備6英吋產品量產能力的同時，與海外IDM大廠達成合作：例如天岳先進、天科合達之前已分別就碳化矽與英飛凌簽訂供應協議，三安光電與意法半導體位於重慶的8英吋碳化矽晶圓合資廠則剛剛於今年3月正式正式通線。站在當下時點，碳化矽產業邁入產能擴張與價格博弈的深水區，隨著龍頭轟然倒下，空出的市場空間由誰分食？這場對市場話語權與附加值的爭奪和追趕中誰能笑到最後？還有待時間觀察。 (科創板日報)

隨著數位化、智慧化的時代到來，半導體產業的熱度不斷高漲。尤其是量子資訊和人工智慧等高科技領域的快速發展，推動了半導體以及多功能裝置技術的快速更新和迭代。為適應高性能、低成本的要求，業界將目光投向了第四代半導體，而最受矚目的莫過於氧化鎵。 憑藉一系列優異的材料特性，氧化鎵有望改變目前的復合半導體市場，讓國內的晶片廠商實現彎道超車。但氧化鎵材料仍面臨許多挑戰，本文就其優勢、挑戰和市場前景作了較為詳盡的闡述。 出口管制下的半導體關鍵原料 中國於2023年8月1日起，對半導體原料的鎵、鍺實施嚴格的出口限制。業界對此意見不一，許多人將此舉視為對荷蘭ASML公司加大光刻機出口限制的反應。然而，2022年8月美國在對中國的出口禁令中，也包括了一種高純度半導體材料－氧化鎵。美國商業部的工業安全管理局（BIS）宣佈對耐高溫耐高壓的四代半導體材料－氧化鎵和鑽石，還有專為3nm及以下晶片設計而生的ECAD軟體，都納入了出口管制範圍。

去年的特斯拉投資者日，馬斯克宣布特斯拉每輛車都將減少75%的碳化矽晶片使用量，直接把一家名叫Wolfspeed的公司送進了ICU。 Wolfspeed以LED照明業務起家，在追求「發光」的路上意外挖掘了碳化矽這個電動車必不可少的材料。藉著新能源車市場爆發，Wolfspeed果斷轉換賽道，在群狼環伺的新能源市場賽出了風格、賽出了水準。 鼎盛時期，Wolfspeed手握全球六成碳化矽襯底產能，英飛凌、意法這樣的汽車晶片大廠，都得求Wolfspeed勻點產能。 然而，伴隨特斯拉投資者日的結束，所有的喧囂和狂熱彷彿一瞬間被打回了原形，隨後的電動車價格戰，又給碳化矽價格補了致命一刀。

根據《科創板日報》10月24日消息，晶片大廠三安光電宣布，旗下子公司湖南三安8吋碳化矽基板已完成開發，產品進入小批量生產及送樣階段。 消息一公佈很快就得到市場的回饋，10月25日三安光電股票馬上跳漲1.94%。之所以大漲在於涉及一個關鍵因素──碳化矽！ 熟悉半導體產業的，知道碳化矽被稱為“第三代半導體材料”，也是最近幾年半導體產業異常火熱的小風口。今天就跟大家一起詳細探討碳化矽。 一、為什麼碳化矽是第三代半導體材料

氮化鎵電晶體和碳化矽 MOSFET是近兩、三年來新興的功率半導體，相較於傳統的矽材料功率半導體，他們都具有許多非常優異的特性：耐壓高，導通電阻小，寄生參數小等。他們也有各自與眾不同的特性：氮化鎵電晶體的極小寄生參數，極快開關速度使其特別適合高頻應用。碳化矽MOSFET的易驅動，高可靠等特性使其適合於高性能開關電源。 本文基於英飛凌的氮化鎵電晶體和碳化矽MOSFET產品，對他們的結構、特性、兩者的應用差異等方面進行了詳細的介紹。 作為第三代功率半導體的絕代雙驕，氮化鎵晶體管和碳化矽MOSFET日益引起工業界，特別是電氣工程師的重視。之所以電氣工程師如此重視這兩種功率半導體，是因為其材料與傳統的矽材料相比有許多的優點，如圖1所示。氮化鎵和碳化矽材料更大的禁帶寬度，更高的臨界場強使得基於這兩種材料製作的功率半導體具有高耐壓，低導通電阻，寄生參數小等優異特性。當應用於開關電源領域中，具有損耗小，工作頻率高，可靠性高等優點，可大幅提升開關電源的效率，功率密度和可靠性等性能。 圖1：矽、碳化矽，氮化鎵三種材料關鍵特性對比

什麼是半導體材料 半導體材料是製作半導體器件和集成電路的電子材料，是半導體工業的基礎。利用半導體材料製作的各種各樣的半導體器件和集成電路，促進了現代信息社會的飛速發展。 絕緣體、半導體和導體的典型電導率範圍 半導體材料的研究開始於19世紀初期。