英伟达拟将Rubin处理器CoWoS中间基板材料替换为碳化硅

英伟达第一代Rubin GPU仍会采用硅中间基板，最晚2027年，碳化硅就会进入先进封装。

据报道，为提升性能，英伟达在新一代Rubin处理器的开发蓝图中，计划把CoWoS先进封装环节的中间基板材料，由硅换成碳化硅（SiC）。目前台积电邀请各大厂商共同研发碳化硅中间基板的制造技术，英伟达第一代Rubin GPU仍会采用硅中间基板。但由于英伟达对性能进步的要求极高，当芯片内产生的热超过极限，就必须采用碳化硅，最晚2027年，碳化硅就会进入先进封装。

碳化硅是一种宽禁带半导体，其独特的物理特性使其在应对高功率、高热流密度的极端工作环境时，展现出对传统硅材料的代际优势。

SiC在GPU先进封装中具备两大核心应用优势。其一是散热能力，千瓦级GPU的性能释放直接受限于散热效率。若将SiC用作封装中的散热基板或高导热中介层（Interposer），其超高热导率能直接、快速地将GPU核心产生的巨大热量导出，显著降低芯片结温。理论计算表明，在一个典型的2.5D封装中，用SiC中介层替代硅中介层，热阻可降低近70%，带来数度到十几摄氏度的峰值温度下降，有效防止芯片因过热降频，保证算力稳定输出。

其二是高效的供电架构，为GPU供电的电压调节模块（VRM）对效率和体积要求极为苛刻。基于SiC的功率器件凭借其低损耗和高开关频率特性，能够打造出效率更高、体积更小的VRM。这使得将整个供电模块集成在GPU封装基板上的“近芯片供电”成为可能，极大缩短供电路径，降低线路损耗，为AI计算负载提供更快、更稳的动态电流响应。

不过，如果拿碳化硅来做中介层，要求和传统的碳化硅不同，业界人士分析，晶圆厂是把碳化硅当作中介层材料，因此，传统碳化硅产业在意的结构瑕疵，对制造中介层时影响并不大，但关键在切割技术，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，导热效果最好，且必须要和现有的硅晶圆一样大，由于目前中国碳化硅制造商多半只能制造6寸和8寸的碳化硅晶圆，因此投资制造更大的单晶碳化硅晶圆产线。

近期半导体业界传出消息，台积电正号召设备厂与化合物半导体相关厂商参与，计划将12英单晶碳化硅应用于散热载板，取代传统的氧化铝、蓝宝石基板或陶瓷基板。3D IC封装的碳化硅应用有两个可能方向，首先是散热载板，将以“导电型碳化硅”优先测试，下一阶段则可能在硅中介层导入半绝缘型碳化硅。目前已知的消息是碳化硅对台积电来说可作为散热材料。业界人士认为，碳化硅的应用会因不同的封装技术而有所不同，未来可能会有多条发展路线，目前也有一个方向是尝试将碳化硅应用在PCB上，但目前看最明确的应用仍与AI相关。

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