半导体行业SiC深度(一)：先进封装，英伟达、台积电未来的材料之选

戚舒扬(SAC NO:S1120523110001)卜灿华(SAC NO:S1120524120006)2025年11月5日请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明SiC深度（一）先进封装：英伟达、台积电未来的材料之选1证券研究报告2根据行家说三代半，9月2日，据中国台湾媒体报道，英伟达正计划在新一代GPU芯片的先进封装环节中采用12英寸碳化硅衬底，最晚将在2027年导入。•解决CoWoS封装散热问题成为AI算力芯片发展重要课题根据《高算力Chiplet的热管理技术研究进展》，集成电路发展受到“功耗墙”的严重制约。英伟达和AMD在追求算力大幅提升的情况下，不得不继续提高芯片功率。主流算力芯片基本标配CoWoS封装，尤其英伟达算力芯片全部使用CoWoS封装。因此我们认为AI算力芯片的发展亟需解决CoWoS封装散热的难题。•SiC有望成为未来CoWoS发展中Interposer最优解CoWoS核心价值在于interposer（中介层）的连通作用，Interposer当前与未来面临热管理、结构刚性等难题。根据北京大学、Nature等相关论文，当前的Si和玻璃在材料特性上不及SiC与金刚石，而金刚石仍难以匹配芯片制造工艺，因此我们判断，因为SiC在性能与可行性两方面的优势，有望成为未来CoWoS interposer的最适宜替代材料。•如CoWoS未来采用SiC，中国大陆SiC产业链有望重点受益如CoWoS未来将Interposer替换为SiC，且如按CoWoS 28年后35%复合增长率和70%替换SiC 来推演，则30年对应需要超230万片12吋SiC衬底，等效约为920万片6吋，远超当前产能供给。而中国大陆SiC具备投资规模、生产成本、下游支持的三大优势，未来有望重点受益。投资建议虽然材料替换仍需产业和技术的进一步推进，但我们认为趋势上SiC有较大的可能获得一个全新巨大的增长机遇，SiC衬底与设备公司有望重点受益。受益标的：晶盛机电、晶升股份、天岳先进、三安光电、通威股份、天富能源、华纬科技、宇晶股份等。风险提示新技术推进不及预期、行业竞争加剧、地缘政治风险等。3一、英伟达、台积电考虑使用SiC作为未来先进封装中介层二、为何英伟达和台积电亟需解决CoWoS散热问题三、为何SiC成为CoWoS interposer主要考虑对象四、为何中国大陆SiC有望重点受益五、SiC衬底、设备相关企业概况六、投资建议七、风险提示4资料来源：行家说三代半、碳化硅芯片学习笔记、华西证券研究所•根据行家说三代半，9月2日，据中国台湾媒体报道，英伟达正计划在新一代GPU芯片的先进封装环节中采用12英寸碳化硅衬底，最晚将在2027年导入。SiC要替代的硅中介层（Silicon Interposer）是CoWoS封装平台的核心部件之一。它是一片面积很大的硅片，硅片内部有许多互连线（TSV硅通孔和布线），负责将这些小芯片彼此连接，并与封装基板连接。图：Interposer（中介层）是CoWoS封装中重要组成图：应用材料在行业会议上提到了SiC替代硅中介层的应用5资料来源：集邦、集微、Semi-Asia、与非网、华西证券研究所•近期相关报道频出，我们认为可能是台积电期待产业链共同配合推进。根据芯智讯，近期半导体业界传出消息称，台积电正广发“英雄帖”，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（SiC）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。集邦 9月5日•以往碳化硅主要应用在功率半导体、车用及储能领域，如今已进入新发展阶段，例如在AR智能眼镜（AR Lens）镜片及高端3D IC封装中，需要碳化硅作为散热材料，尤其是应用在散热载板这个部分。•其中，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 SiC」优先测试；下一阶段则可能在硅中间层（Silicon Interposer）导入半绝缘型 SiC。集微 9月6日•英伟达的 AI 芯片（如 H100、H200）采用台积电的 CoWoS 先进封装技术，通过硅中介层集成多个芯片和高带宽内存（HBM）。然而，随着算力提升，芯片功耗和发热急剧增加。例如，H100 的峰值功耗已超过 700W，而 HBM 堆叠层数的增加进一步加剧了散热压力。传统硅中介层的热导率已难以满足需求，而 SiC 的热导率是硅的2-3 倍，成为替代材料的理想选择。英伟达计划在下一代 Rubin 处理器的 CoWoS 封装中，逐步用 SiC 中介层替代硅基材料。SiC 不仅能提升散热效率，还可通过非直线高深宽比通孔设计优化布线密度，缩短互连长度，从而提升芯片性能和小型化水平。目前该技术仍处于研发阶段。第一代 Rubin GPU 预计仍采用硅中介层，但台积电已联合设备厂商开发配套的激光切割设备。行业预计，最晚到 2027 年，随着设备到位和技术成熟，SiC 将正式导入量产。Semi-Asia 9月19日•过去SiC几乎与电动车功率元件划上等号。然而，台积电正推动SiC跨入新应用，例如导电型N型SiC作为散热基板，在高效能处理器、AI加速器中承担热扩散角色；或者半绝缘型SiC为中介层（Interposer），以在芯片分割与chiplet设计，提供电性隔离与热传导兼顾的解决方案。这些新路径，意味着SiC不再只是“电力电子的代名词”，而是将成为AI与数据中心芯片“热管理骨干”的基石材料。与非网 9月28日•在传统应用市场进入调整期之际，AI领域为碳化硅带来了意料之外的新机遇。9月5日，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。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，不过据该公司计划，最晚2027年，碳化硅就会进入先进封装。•碳化硅还被发现可以应用在数据中心中。5月20日，英伟达宣布，该公司将率先向800V HVDC 数据中心电力基础设施过渡，并与英飞凌和纳微达成了相关合作，意图进一步降低数据中心电源能耗。据报道，这次电源架构的革新将需要采用大量的碳化硅和氮化镓器件。6资料来源：Wind、华西证券研究所•根据知新闻9月17日报道，汉磊及嘉晶近期受惠碳化硅转机题材大涨，今日同步亮登涨停。•根据Wind数据显示，中国台湾股市SiC相关标的在九月涨幅显著，其中嘉晶更是连续4天涨停。•回顾22年至今，A股SiC板块经历了较长时间的下行期，我们认为板块整体处于相对低位。-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%环球晶圆嘉晶汉磊-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.812022-01-312022-02-282022-03-312022-04-302022-05-312022-06-302022-07-312022-08-312022-09-302022-10-312022-11-302022-12-312023-01-312023-02-282023-03-312023-04-302023-05-312023-06-302023-07-312023-08-312023-09-302023-10-31