SiC导入CoWoS技术可行性分析

SiC导入CoWoS的技术可行性分析

根据最新行业资料和技术研究报告，碳化硅（SiC）导入CoWoS先进封装技术正处于积极推进阶段，具有明确的技术路线和商业化时间表。以下从技术驱动因素、材料优势、关键技术挑战及产业进展等方面进行系统分析。

一、技术驱动因素：AI算力芯片散热瓶颈亟需突破

当前AI芯片发展面临严峻的"功耗墙"制约。根据华西证券研究报告，英伟达和AMD在追求算力大幅提升的情况下，芯片功率持续攀升。以英伟达H100为例，其峰值功耗已超过700W，而随着HBM堆叠层数增加，散热压力进一步加剧[1][2]。

CoWoS封装散热的核心挑战体现在以下方面：

台积电在2024-2025年北美技术研讨会上明确指出，业界仍依赖传统的热界面材料（TIM）和液冷散热方案，但这些方法在应对更高功率芯片时存在明显瓶颈[6]。

二、SiC材料优势：性能与工艺可行性的平衡

根据北京大学、Nature等学术研究以及应用材料公司的技术分析，SiC在多个关键性能指标上显著优于传统硅和玻璃材料，使其成为CoWoS interposer的理想替代选择[7][8]：

材料属性	硅（Si）	玻璃	碳化硅（SiC）	金刚石
热导率（W/m·K）	~150	~1	490	1000-2000
莫氏硬度	6.5	5.5	9-9.5	10
芯片制造工艺匹配	成熟	较难	可行	极难

SiC的核心优势体现在：

应用材料公司在2025年行业技术研讨会上明确指出，单晶SiC是中介层的理想材料选择，多家中国碳化硅厂商已推出12英寸大直径晶圆，为导入中介层应用提供了良好的契机[12]。

三、关键技术挑战：成本与工艺瓶颈

尽管技术方向明确，SiC导入CoWoS仍面临多重挑战：

1. 成本障碍

根据行业数据，当前12英寸SiC衬底价格超过700美元，是12英寸硅衬底（约70美元）的10倍。预计未来2-3年内仍将维持较高价格水平[13]。参考6英寸和8英寸SiC衬底的发展经验，随着产量提升，价格可能每年下降30%-50%[14]。

2. 12英寸制造工艺待突破

3. 良率与可靠性验证

摩根大通等机构指出，SiC中介层目前仍处于"概念和研发阶段"，技术路线图可行性和开发完成时间均不明确，新技术开发周期可能极长[18]。

四、产业进展与时间表

根据集邦科技、行业媒体等多方信息，SiC导入CoWoS已形成明确的推进路线：

时间节点	产业进展
2025年Q1	中国SiC衬底供应商收到代工厂关于12英寸SiC衬底的工程需求[19]
2025年Q3	交付工程样品，进行工艺验证[20]
2025-2026年	台积电推出5.5倍光罩CoWoS封装（10000mm²）[21]
2027年	英伟达第一代Rubin GPU预计采用SiC中介层；推出7倍光罩CoWoS封装（14400mm²）[22]

台积电的"英雄帖"行动

表明，产业链协同开发模式已启动。台积电正号召设备厂与化合物半导体相关厂商共同参与12英寸单晶碳化硅的应用研发[23]。

应用路线分为两个阶段：

五、市场规模与需求预测

根据摩根士丹利和华西证券的预测：

CoWoS产能扩张
：全球CoWoS月产能将从2024年的3.8万片12英寸晶圆，增至2025年的8.3万片、2026年的11.2万片[25]
SiC衬底需求
：若70%的CoWoS采用SiC interposer，按35%年复合增长率推算，2030年需要超过230万片12英寸SiC衬底，等效约为920万片6英寸，远超当前产能供给[26]

六、结论

技术可行性判断：