玻璃基板还没上场,碳化硅中介层已杀入AI芯片战场!

英伟达新一代Rubin Ultra GPU功耗飙升至3000瓦,传统封装材料濒临极限,碳化硅(SiC)中介层强势崛起,或彻底改写玻璃基板在先进封装中的命运。

一个可能决定未来五年AI芯片生死的关键战场——不是晶体管,不是光刻机,而是撑起整个高性能计算系统的“幕后英雄”:封装基板和中介层。

一个名字开始频繁出现在NVIDIA、台积电、三星的内部路线图上:碳化硅中介层(SiC Interposer)。与此同时,曾被寄予厚望、号称“下一代封装救星”的玻璃基板(Glass Substrate),突然被泼了一盆冷水——它还没真正量产,就可能已经被AI巨头们悄悄“判了死刑”。

这背后到底发生了什么?别急,咱们一层一层扒开。

先说个吓人的数字:据湾湾供应链最新爆料,英伟达即将推出的Rubin Ultra GPU,整卡功耗可能高达3000瓦

什么概念?

这相当于三台Blackwell B200的功耗总和,而B200本身已经是“电老虎”级别的存在了。
3000瓦是什么体验?一台家用空调才1000多瓦,这意味着一块GPU的发热量,堪比三台空调同时全功率运行!

而问题来了:电可以烧,但热怎么散?芯片内部温度一旦失控,性能直接崩盘,甚至可能烧毁。
所以,光有强大的GPU核心还不够,如何把热量高效导出、如何让数据在芯片与高带宽内存(HBM)之间高速流动,就成了生死线。

这就引出了今天的主角:中介层(Interposer)和基板(Substrate)。

很多人觉得,这些不过是“连接器”,技术含量低、附加值不高。但错了!在AI时代,它们就是隐形的高速公路系统。GPU是引擎,HBM是油箱,而中介层就是连接引擎与油箱的输油管——管子太细、太堵、太热,再猛的引擎也跑不起来。

过去十年,行业主流用的是硅中介层(Silicon Interposer),比如台积电CoWoS封装里的那个“W”(Wafer)。但硅有个致命问题:面积受限。因为硅晶圆是圆的,而AI芯片越来越“胖”——NVIDIA的GB200已经把CPU、GPU、多颗HBM全塞进一个封装里,中介层面积需求暴增。
台积电现在用的中介层最大2700平方毫米,已是光刻机单次曝光面积(reticle)的3.3倍。而他们的路线图显示,到2027年,中介层要扩大到6864平方毫米,相当于8倍曝光面积!

这意味着什么?一片300毫米硅晶圆,可能只能切出1到2个合格的中介层,良率极低,成本爆炸。更糟的是,生产这些中介层还要占用宝贵的先进制程产能,简直是“杀鸡用牛刀”。

于是,行业把希望寄托在玻璃基板上。玻璃有三大优势:介电常数低(信号损耗小)、可大面积矩形加工(不像硅是圆的)、成本相对低。英特尔更是高调宣布,要在2030年前实现玻璃基板商用,力推“玻璃芯基板”(Glass Core Substrate),用玻璃替换传统FR4塑料芯,实现更高密度布线和更优电性能。

韩国、日本的材料厂也闻风而动,大笔投资建厂,仿佛玻璃基板就是封装界的“天选之子”。

但就在这时,碳化硅(SiC)突然杀出!

你可能知道SiC是电动车里用的功率半导体材料,比如特斯拉的逆变器。但很少人知道,SiC还有两个恐怖特性:导热率是硅的3倍以上,接近铜硬度仅次于钻石,机械强度极高

对AI芯片来说,这简直是“天赐良材”。Rubin Ultra这种3000瓦怪兽,光靠硅或玻璃根本压不住热。而SiC中介层不仅能高效导热,还能承受极端热应力,避免封装变形或开裂。更重要的是,它比玻璃结实得多——玻璃基板运输途中一碰就碎,良率低、成本高;而SiC哪怕摔地上,可能都毫发无损。

据供应链消息,英伟达正在认真评估在Rubin GPU的CoWoS封装中采用SiC中介层
为什么是英伟达?因为它的NVLink技术对芯片与内存之间的距离极其敏感——距离越短,带宽越高,性能越强。
未来,英伟达甚至计划把GPU和HBM直接3D堆叠,用超高电流驱动。这时候,SiC的超高导热性就成了“救命稻草”。

当然,SiC也有硬伤:!原材料贵,加工更贵。因为SiC硬度太高,普通切割设备根本切不动,必须用日本DISCO公司的超精密激光切割机。目前这类设备还在研发下一代,所以第一代Rubin可能还得用硅中介层。但业内普遍预测:“XXX年左右,SiC将正式进入先进封装”

更关键的是,谁主导AI芯片,谁就定义封装标准。现在英伟达在AI加速器市场一家独大,台积电又是其独家代工厂。只要英伟达点头,台积电跟进,AMD、谷歌、亚马逊这些做AI芯片的玩家,都会被迫跟进。这意味着,SiC一旦上位,玻璃基板很可能连AI市场的门都进不去。

那玻璃基板就彻底没戏了吗?也不尽然。作者认为,它或许还能在英特尔CPU苹果或三星的手机处理器(AP)中找到用武之地——这些场景对功耗和热密度的要求远低于AI GPU,玻璃的成本和电性能优势仍能发挥。

但对最赚钱、增长最快的AI芯片市场来说,玻璃基板恐怕要从“未来之星”沦为“备胎选项”。

值得一提的是,这场技术路线之争,也催生了新的投资机会。比如环球晶圆(GlobalWafers)——这家湾湾公司现在几乎是台积电唯一可能的SiC中介层供应商。更关键的是,他们正在研发12英寸SiC晶圆,为未来大尺寸中介层铺路。此外,SiC中介层需要额外的化学机械抛光(CMP)工艺,像应用材料(AMAT)这类设备商也可能受益。

最后说一句:封装技术正在从“配角”变成“主角”。过去我们只关注芯片制程是3纳米还是2纳米,未来,谁掌握了先进中介层和基板技术,谁就握住了AI算力的命脉

玻璃基板的故事还没讲完,但碳化硅已经敲响了战鼓。在这场没有硝烟的战争里,没有技术是永远的赢家,只有不断进化的解决方案,才能活到最后。