來源：證券時報

近日，華為技術(shù)有限公司公布兩項碳化硅散熱相關(guān)專利，分別為《導(dǎo)熱組合物及其制備方法和應(yīng)用》與《一種導(dǎo)熱吸波組合物及其應(yīng)用》。這兩項專利均以碳化硅為核心填料，顯著提升電子設(shè)備導(dǎo)熱能力，應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋電子元器件散熱、封裝芯片基板與散熱蓋制造，以及電路板熱管理等關(guān)鍵場景。

無獨有偶，芯片巨頭英偉達此前已披露新一代 Rubin 處理器計劃，將 CoWoS 先進封裝的中間基板材料從傳統(tǒng)硅基更換為碳化硅，預(yù)計 2027 年實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，兩大科技巨頭的技術(shù)動向共同將碳化硅推向高功率芯片散熱的前沿舞臺。

01 材料革命：從物理特性到產(chǎn)業(yè)痛點

碳化硅憑借 500W/mK 的超高熱導(dǎo)率（僅次于金剛石），較傳統(tǒng)硅材料（150W/mK）和陶瓷基板（200-230W/mK）展現(xiàn)出壓倒性優(yōu)勢。中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所最新研究顯示，通過相變調(diào)控技術(shù)可將碳化硅陶瓷熱導(dǎo)率提升至 229W/mK，進一步驗證了該材料的性能潛力。更關(guān)鍵的是，其熱膨脹系數(shù)與芯片材料高度匹配，在高效散熱的同時能保障封裝結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性。

隨著 AI 算力需求爆發(fā)，芯片功率密度持續(xù)攀升成為行業(yè)普遍面臨的挑戰(zhàn)。英偉達 GPU 功率已從 H200 的 700W 躍升至 B300 的 1400W，采用 CoWoS 封裝技術(shù)的多芯片集成方案雖顯著縮小體積，卻使散熱壓力倍增。尤其在 Rubin 系列芯片中，集成 HBM4 的多芯片產(chǎn)品功率已接近 2000W，傳統(tǒng)硅中介層的散熱能力儼然成為技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實測數(shù)據(jù)顯示，采用碳化硅中介層可使 GPU 芯片結(jié)溫降低 20-30℃，散熱系統(tǒng)成本下降 30%，有效避免芯片因過熱降頻導(dǎo)致的算力損失。東吳證券測算顯示，若 2024 年出貨的 160 萬張英偉達 H100 芯片全部換裝碳化硅中介層，將對應(yīng) 76190 張 12 英寸襯底需求，按當(dāng)前市場規(guī)模估算，全球碳化硅襯底市場 2025 年將突破 20 億美元。

02 產(chǎn)業(yè)競逐：從實驗室到量產(chǎn)賽道

碳化硅散熱技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程正在加速。天岳先進除傳統(tǒng)功率器件領(lǐng)域外，已將碳化硅應(yīng)用拓展至光波導(dǎo)、TF-SAW 濾波器及散熱部件等新興領(lǐng)域。三安光電 9 月最新披露，其熱沉散熱用碳化硅材料已進入送樣階段，同步推進在 AI/AR 眼鏡等終端設(shè)備的應(yīng)用驗證。

在關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)，晶盛機電已實現(xiàn) 12 英寸導(dǎo)電型碳化硅單晶生長技術(shù)突破，6-8 英寸襯底已進入規(guī)模化量產(chǎn)階段，并成功獲取國際客戶批量訂單。時代電氣則建成 6 英寸碳化硅芯片產(chǎn)線，形成年產(chǎn) 2.5 萬片的產(chǎn)能規(guī)模。資本市場反應(yīng)熱烈，今年以來晶盛機電、時代電氣等企業(yè)獲得至少 6 次機構(gòu)調(diào)研，多只概念股獲融資資金加倉超 3 億元。

從華為的專利布局到英偉達的量產(chǎn)計劃，碳化硅正從電力電子傳統(tǒng)領(lǐng)域快速滲透至芯片封裝散熱新場景。隨著 12 英寸襯底技術(shù)成熟與量產(chǎn)成本下降，這項 "新材料革命" 有望重塑半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線圖，為摩爾定律放緩后的算力突破提供關(guān)鍵支撐。

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