NVIDIAプロセッサが熱インターフェース材料に切り替え！SiC基板需要が爆発的に増加へ！​

将来のAIチップの熱的ボトルネックは、炭化ケイ素（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高度パッケージングプロセスにおいて、中間基板材料を炭化ケイ素に置き換える計画です。TSMCは主要メーカーを招待し、SiC中間基板の製造技術を共同開発しています。この変更は、現在のAIチップの性能向上における物理的限界に対応するものです。GPUの電力が増加するにつれて、複数のチップをシリコンインターポーザーに統合すると、極端な熱的需要が発生し、従来のシリコン材料の放熱能力を超えてしまいます。

炭化ケイ素は、ワイドバンドギャップ半導体であり、極端な高出力および高熱流束環境において独自の利点を提供します。GPUパッケージングにおける主な利点は次のとおりです。

1.​​熱管理の強化​​：シリコンインターポーザーをSiCに置き換えることで、熱抵抗が約70％減少します。

2.​電力アーキテクチャの最適化​​：SiCは、より小型で効率的な電圧レギュレータモジュール（VRM）を可能にし、電力供給経路を短縮し、抵抗損失を最小限に抑え、AIワークロードにおける高速で安定した電流応答を実現します。

この変革は、GPUの電力エスカレーションの課題に直接対応し、次世代プロセッサ向けの高効率ソリューションを提供します。​​

炭化ケイ素の主な利点​​

•​シリコンよりも2～3倍高い熱伝導率​​により、高出力チップの放熱問題を解決します。

•​20～30℃低い接合温度​​により、高性能シナリオでの安定性が向上します。

​​実装ロードマップと課題​​

NVIDIAは段階的なアプローチを計画しています。

•​2025～2026年​​：第一世代Rubin GPUはシリコンインターポーザーを維持し、TSMCはサプライヤーと協力してSiC製造技術を開発します。

•​​2027年​​：高度パッケージングにおけるSiCインターポーザーの本格的な採用。

主な課題は次のとおりです。

•​材料の硬度​​：炭化ケイ素のダイヤモンドのような硬度は、超精密な切断を必要とします。最適な切断が行われないと、表面が不均一になり、基板が使用できなくなります。日本の企業DISCOは、これに対応するために次世代レーザー切断システムを開発しています。

​​市場の見通し​​

•​早期採用​​：SiCインターポーザーは、まずフラッグシップAIチップに登場します。TSMCの7xマスクCoWoS設計（2027年発売）は、インターポーザー面積を14,400 mm²に拡大し、基板需要を牽引します。

•​能力拡張​​：Morgan Stanleyは、CoWoSの月間能力が2024年の38,000枚の12インチウェーハから、2025年には83,000枚、2026年には112,000枚に急増すると予測しており、SiCインターポーザーの需要を直接的に押し上げます。

•​コスト動向​​：現在の高価格にもかかわらず、12インチSiC基板は、生産規模が拡大するにつれて、実現可能なレベルまで低下すると予想されています。

​​ダウンストリームアプリケーションへの影響​​

•​​集積密度​​：12インチSiC基板は、8インチバージョンよりも90％広い面積を提供し、インターポーザーあたりのチップレットモジュールを増やすことができます。

•​​サプライチェーンの相乗効果​​：TSMCとDISCOは製造R&Dを進めており、2027年に商業生産が予定されています。

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市場の反応​​

9月5日、SiC関連株は5.76％急騰し、天岳先進、ルキシテクノロジー、天順股份が牽引しました。主な要因は次のとおりです。

•NVIDIAのRubinプロセッサのロードマップ。

•SiCの優れた特性：高電力密度、低損失、熱安定性。

​​業界予測​​

•​市場規模​​：世界の導電性/中絶縁SiC基板市場は、2022年に5億1200万ドル/2億4200万ドルに達し、2026年までに16億2000万ドル/4億3300万ドルに達すると予測されています（CAGR：33.37％/15.66％）。

•​アプリケーション​​：自動車が支配的となり、2028年までにSiCパワーデバイスの74％を占めるでしょう。

​​サプライチェーンのダイナミクス​​

•​リーダーシップ​​：天岳先進（導電性SiCの世界第2位）、三安、ルキシテクノロジーが生産をリードしています。

•​​設備​​：NAURAや晶方などの国内企業が、SiC結晶成長装置の60％以上の市場シェアを占めています。

​​リスクと機会​​

•​​技術的な課題​​：欠陥密度制御と12インチウェーハの均一性は、依然として重要な課題です。

•​コスト競争力​​：量産規模の拡大と歩留まりの向上は、大量採用に不可欠です。

​​結論​​

NVIDIAのSiCインターポーザーへの移行は、高度パッケージングにとって重要な瞬間となります。技術的およびコスト的な障壁は残っていますが、AI主導の需要と材料革新の相乗効果により、SiCは次世代半導体インフラの基盤として位置づけられています。

ZMSHは、2～12インチの導電性/半絶縁性炭化ケイ素（SiC）基板のカスタマイズと供給を専門としており、結晶配向（<100>/<111>）、抵抗率（10⁻³～10¹⁰Ω・cm）、および厚さ（350～2000μm）のテーラーメイドソリューションを提供し、パワーエレクトロニクス、RFデバイス、および光電子アプリケーションに対応します。

当社は、複雑な形状のSiCコンポーネントに対して、高度な精密機械加工を提供し、切断、研削、研磨プロセスにおいて±0.01mmの公差を実現しています。当社のエンドツーエンドの技術協力は、ウェーハスライシング、表面仕上げ、およびパッケージングの最適化に及び、高温接合および高度な封止要件との互換性を確保しています。