SiC 中介层：因英伟达需求，重塑半导体产业格局

在半导体行业不断革新的当下，碳化硅（SiC）中介层正逐渐成为备受瞩目的新热点。过去几个月，台湾半导体产业的碳化硅产业链呈现出快速升温的态势，而这一现象竟与科技巨头英伟达密切相关。

今年 5 月，全球碳化硅龙头 Wolfspeed 宣布破产，这一消息在碳化硅市场引起了不小的震动。然而，就在同一月，环球晶董事长徐秀兰却表示，环球晶将和客户共同开发碳化硅新产品。不仅如此，供应链也透露，公司正积极投身于可用于半导体先进制程的新产品研发。这一举措显示出，尽管市场环境存在不确定性，但企业对于碳化硅在半导体领域的应用前景仍充满信心。

据台媒报道，当全球碳化硅供应链因中国大扩产而陷入寒冬时，台湾碳化硅产业却因英伟达对 GPU 性能无止境的需求，迎来了新的发展契机。在英伟达新一代 Rubin 处理器的开发蓝图中，为了显著提升效能，计划将硅中介层的材料由硅替换为碳化硅。

我们可以把 CoWoS 封装做出来的 IC 形象地比喻成一栋大楼，将英伟达的 GPU 比作大楼里的工厂。此时，硅中介层就如同大楼的楼板，它不仅要承载英伟达的 GPU，还要串连旁边的高性能记忆体，确保资料能够在 GPU 和记忆体之间实现快速移动。目前，一块硅中介层里会配置一颗 GPU 和多颗记忆体。而这栋大楼的基地则是原有的载板，一块载板上的空间足以摆上好几栋这样的 “大楼”，通过载板交换讯号，最后再封装成一颗芯片。

值得注意的是，目前半导体先进制程正在研究将原本用硅制造的硅中介层换成用碳化硅制造。这是因为未来高阶芯片计划的功耗高达 1000 伏特，相比之下，特斯拉快充时的电压也只有 350 伏特。业界人士观察到，英伟达是最积极采用这项技术的公司。英伟达的 NVLink 技术特性决定了，GPU 和记忆体距离越近，传输速度越快，GPU 的功率越高，效能也越好。未来英伟达甚至计划把 GPU 和记忆体叠在一起，用极大的电流驱动。由于碳化硅的导热系数比铜还要好，能有效缓解大电流产生的高热，因此被英伟达所青睐。

不过，碳化硅如果用于制造中介层，其要求与传统的碳化硅有所不同。业界人士分析，晶圆厂将碳化硅当作中介层材料时，传统碳化硅产业所关注的结构瑕疵，对制造中介层的影响并不大，但关键在于切割技术。碳化硅硬度和钻石相当，如果切割技术不佳，碳化硅的表面会呈波浪状，无法用于先进封装。

此外，用绝缘的单晶碳化硅制造硅中介层，导热效果最佳，且必须要和现有的硅晶圆一样大。目前中国碳化硅制造商多半只能制造 6 吋和 8 吋的碳化硅晶圆，因此投资制造更大的单晶碳化硅晶圆产线，也就成为台湾厂商与中国竞争者差异化的重点。

业界人士还观察到，目前台积电邀集各国厂商共同研发碳化硅中介层的制造技术，而切割设备大厂如日本 DISCO 正在研发新一代雷射切割机台。因此，英伟达的 Rubin GPU 第一代仍会采用硅中介层，等新设备到位，碳化硅中介层制造会更为顺利。但由于英伟达对效能进步的要求极高，当芯片内产生的热超过极限，就必须采用碳化硅。有预测称，“最晚后年，碳化硅就会进入先进封装”。从目前来看，这项技术目前仅应用于最尖端的 AI 芯片上。随着技术的不断发展和成熟，碳化硅中介层有望在更多领域得到应用，为半导体产业带来新的变革。