破解高热功耗瓶颈!华为公布两项芯片技术

日期:2025-09-22

9月22日消息,华为技术有限公司公布两项与碳化硅散热相关的专利,分别为《导热组合物及其制备方法和应用》和《一种导热吸波组合物及其应用》。


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两项专利均采用碳化硅作为填料,旨在提高电子设备的导热能力。其中第一项专利应用领域包括电子元器件的散热和封装芯片(基板、散热盖),第二项专利则应用于电子元器件、电路板等领域。


随着AI芯片功率持续提升,散热难题摆在各大科技公司面前。英伟达GPU芯片功率从H200的700W提高到B300的1400W。CoWoS封装技术将多个芯片(如处理器、存储器等)高密度地堆叠集成在一个封装内,显著缩小了封装面积,这对芯片封装散热提出更高要求。中介层的散热能力成为AI芯片瓶颈,Rubin系列芯片中,集成HBM4的多芯片产品功率已经接近2000W。


碳化硅材料具有优异的导热性能,仅次于金刚石。公开资料显示,碳化硅热导率达500W/mK。相比之下,硅的热导率仅为约150W/mK,陶瓷基板热导率约200W/mK~230W/mK。此外,碳化硅热膨胀系数与芯片材料高度契合,既能高效散热,又能保障封装稳定性。采用碳化硅中介层后,可使GPU芯片的结温降低20℃~30℃,散热成本降低30%,有效防止芯片因过热降频,保证芯片的算力稳定输出。


华为公布的两项专利均用碳化硅做填料,提高电子设备的导热能力。《导热组合物及其制备方法和应用》主要针对电子元器件的散热和封装芯片。《一种导热吸波组合物及其应用》则专注于电子元器件、电路板等应用领域。这些专利技术旨在解决高功率芯片散热瓶颈问题。


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不仅是华为,英伟达也在其新一代Rubin处理器设计中,将CoWoS先进封装的中间基板材料从硅更换为碳化硅,以提升散热性能,并预计2027年开始大规模采用。碳化硅应用领域从电力电子扩展到封装散热,打开了市场增量空间。东吴证券测算,以当前英伟达H100 3倍光罩的2500mm²中介层为例,假设12英寸碳化硅晶圆可生产21个3倍光罩尺寸的中介层。2024年出货的160万张H100若未来替换成碳化硅中介层,则对应76190张衬底需求。


随着英伟达GPU芯片的功率越来越大,将众多芯片集成到硅中介层将导致更高的散热性能要求,而如果采用导热率更好的碳化硅中介层,其散热片尺寸有望大幅缩小,优化整体封装尺寸。数据显示,采用碳化硅中介层后,可使GPU芯片的结温降低20℃~30℃,散热成本降低30%,有效防止芯片因过热降频,保证芯片的算力稳定输出。


AI芯片功率不断攀升,散热技术已成为制约算力发展的关键因素。芯片散热技术竞赛已经拉开帷幕,这将重塑高性能计算领域的竞争格局。