目次
1. AIチップの放熱ボトルネックとシリコンカーバイド材料のブレークスルー
2.シリコンカーバイド基板の特性と技術的利点
3. NVIDIAとTSMCによる戦略計画と共同開発
4.実装パスと主要な技術的課題
5.市場見通しと生産能力の拡大
6.サプライチェーンおよび関連会社の業績への影響
7.シリコンカーバイドの幅広い用途と市場規模
8.XKHのカスタマイズされたソリューションと製品サポート
将来の AI チップの放熱ボトルネックは、シリコンカーバイド (SiC) 基板材料によって克服されつつあります。
海外メディアの報道によると、NVIDIAは次世代プロセッサのCoWoS先進パッケージングプロセスにおける中間基板材料をシリコンカーバイドに置き換える計画だ。TSMCは主要メーカーを招き、SiC中間基板の製造技術を共同開発している。
主な理由は、現在のAIチップの性能向上が物理的な限界に直面していることです。GPUの性能が増大するにつれ、複数のチップをシリコンインターポーザーに統合することで、極めて高い放熱性能が求められます。チップ内で発生する熱は限界に近づいており、従来のシリコンインターポーザーではこの課題に効果的に対処できません。
NVIDIAプロセッサの放熱材料が変更！シリコンカーバイド基板の需要が爆発的に増加！シリコンカーバイドはワイドバンドギャップ半導体であり、その独自の物理的特性により、高電力・高熱流束を伴う過酷な環境において大きな利点をもたらします。GPUの高度なパッケージングにおいて、シリコンカーバイドは2つの主要な利点を提供します。
1. 放熱能力: シリコン インターポーザーを SiC インターポーザーに置き換えると、熱抵抗を約 70% 削減できます。
2. 効率的な電力アーキテクチャ: SiC により、より効率的で小型の電圧レギュレータ モジュールの作成が可能になり、電力供給パスが大幅に短縮され、回路損失が削減され、AI コンピューティング負荷に対してより高速で安定した動的電流応答が実現します。
この変革は、継続的に増加する GPU 電力によって引き起こされる放熱の課題に対処し、高性能コンピューティング チップにさらに効率的なソリューションを提供することを目的としています。
シリコンカーバイドの熱伝導率はシリコンの2～3倍高く、熱管理効率を効果的に向上させ、高出力チップの放熱問題を解決します。優れた熱性能により、GPUチップのジャンクション温度を20～30℃低減し、ハイコンピューティング環境における安定性を大幅に向上させます。
実装パスと課題
サプライチェーンの情報筋によると、NVIDIA はこの素材の変換を 2 つのステップで実施する予定です。
•2025-2026：第1世代Rubin GPUは引き続きシリコンインターポーザーを使用します。TSMCは主要メーカーにSiCインターポーザー製造技術の共同開発を呼びかけています。
•2027: SiC インターポーザーが高度なパッケージング プロセスに正式に統合されます。
しかし、この計画は、特に製造工程において多くの課題に直面しています。炭化ケイ素（SiC）の硬度はダイヤモンドに匹敵するため、非常に高度な切削技術が求められます。切削技術が不十分だとSiC表面が波打つ可能性があり、高度なパッケージングには使用できなくなります。日本のディスコなどの装置メーカーは、この課題を解決するため、新しいレーザー切断装置の開発に取り組んでいます。
将来の展望
現在、SiCインターポーザー技術は、最先端のAIチップに初めて採用される予定です。TSMCは、より多くのプロセッサとメモリを統合するために、2027年に7倍レチクルCoWoSを発売する予定です。これにより、インターポーザー面積は14,400mm²に拡大し、基板の需要がさらに増加すると予想されます。
モルガン・スタンレーは、世界の月間CoWoSパッケージング能力が2024年の12インチウエハー38,000枚から2025年には83,000枚、2026年には112,000枚に急増すると予測しています。この成長はSiCインターポーザーの需要を直接的に押し上げるでしょう。
12 インチの SiC 基板は現在高価ですが、量産規模が拡大し、技術が成熟するにつれて、価格は徐々に適正なレベルまで下がり、大規模アプリケーションに対応できる条件が整うと予想されます。
SiCインターポーザーは放熱問題を解決するだけでなく、集積密度を大幅に向上させます。12インチSiC基板の面積は8インチ基板の面積より約90%広く、1枚のインターポーザーでより多くのチップレットモジュールを集積できるため、NVIDIAの7倍レチクルCoWoSパッケージング要件を直接サポートします。
TSMCは、ディスコなどの日本企業と提携し、SiCインターポーザーの製造技術を開発しています。新設備が導入されれば、SiCインターポーザーの製造はよりスムーズに進み、最先端パッケージングへの参入は2027年になる見込みです。
このニュースを受けて、SiC関連銘柄は9月5日に好調な動きを見せ、指数は5.76%上昇しました。天悦先進、Luxshare Precision、天通社などの銘柄は日足ストップ高を記録し、京盛機電と銀堂智能制御は10%以上急騰しました。
Daily Economic Newsによると、NVIDIAは、次世代Rubinプロセッサ開発計画の中で、パフォーマンス向上のため、CoWoS先進パッケージングプロセスの中間基板材料をシリコンカーバイドに置き換える予定だという。
公開情報によると、炭化ケイ素（SiC）は優れた物理的特性を有しています。シリコンデバイスと比較して、SiCデバイスは高い電力密度、低い電力損失、そして優れた高温安定性といった利点を備えています。天鋒証券によると、SiC産業チェーンの上流工程はSiC基板とエピタキシャルウェーハの製造から成り、中流工程はSiCパワーデバイスとRFデバイスの設計、製造、パッケージング／テストまでを網羅しています。
下流工程におけるSiCの応用範囲は広く、新エネルギー車、太陽光発電、工業製造、輸送、通信基地局、レーダーなど、10以上の産業をカバーしています。中でも自動車はSiCの中心的な応用分野となるでしょう。艾建証券によると、2028年までに自動車部門は世界のパワーSiCデバイス市場の74%を占めると予想されています。
Yole Intelligenceによると、市場規模全体について言えば、2022年の世界導電性SiC基板市場と半絶縁性SiC基板市場はそれぞれ5億1,200万米ドルと2億4,200万米ドルでした。2026年には、世界SiC市場規模は20億5,300万米ドルに達し、導電性SiC基板と半絶縁性SiC基板の市場規模はそれぞれ16億2,000万米ドルと4億3,300万米ドルに達すると予測されています。2022年から2026年までの導電性SiC基板と半絶縁性SiC基板の年平均成長率（CAGR）は、それぞれ33.37%と15.66%と予測されています。
XKHは、シリコンカーバイド（SiC）製品のカスタマイズ開発とグローバル販売を専門とし、導電性および半絶縁性シリコンカーバイド基板において、2インチから12インチまで幅広いサイズを取り揃えています。結晶配向、抵抗率（10⁻³～10¹⁰Ω·cm）、厚さ（350～2000μm）などのパラメータを、お客様のニーズに合わせてカスタマイズいたします。当社の製品は、新エネルギー車、太陽光発電インバータ、産業用モーターなどのハイエンド分野で広く使用されています。堅牢なサプライチェーンシステムと技術サポートチームを活用し、迅速な対応と正確な納品を実現し、お客様のデバイス性能向上とシステムコストの最適化を支援しています。
投稿日時: 2025年9月12日