3月17日,GTC 2025在美国加州圣何塞拉开帷幕。作为英伟达年度技术盛宴,本届大会持续至✅ 3 月 21 日,设置千余场演讲及 300 余场技术展示,覆盖 AI□□□、量子计算□□□□、人形机器人□□、自动驾驶等前沿领域。此外,新一代 Blackwell㊣ Ultra GB300/B300 系列芯片首次亮相,采用 HBM3e 12 层堆叠技术实现 288GB 内存容量,FP8 计算性能较前代提升 50%,全面搭载液冷系统以应㊣对 1.4kW 散热挑战。作为全球最领先的AI芯片,其技术特点也预示着半导体最新的技术动向,其中半导体后道材料在产品量产中起到了什么样的作用?产业变革路在何方?本文尝试分析和探讨。
3月19日,备受关注的GB300在GTC 2025上正式亮相。作为地表最强的AI芯片,其在FP8性㊣能上,达90P FLOPS,较上代产品GB200 的60P FLOPS 提升50%;在内存容量上,其性能从㊣192GB 增至 288GB(12 层堆叠),内存带宽提升从5.8TB/✅s提升至 8.0 TB/s,支撑更大规模的模型训练。
在过去的2024年里,英伟达一度成为全球市值最高的公司。但繁华之下,亦有隐忧。英伟达除了要面对市场关于AI芯片是否过剩的拷问外,还要面对博通等新晋挑战者的威胁。然而除此之外,全球投资者关注最多的仍然是GB200的㊣量产✅问题。GB200自GTC2024亮相以来,其量产时间就一直推迟,黄仁勋在公开表态中明确指出,GB200 量产受阻的核心原因源于芯片设计缺陷与封装工艺的复杂性。具体包括热膨胀系数差异导致的翘弯问题以及CoWoS-L的封装良率低于预期。英伟达正通过调整封装方案□□□□、供应链协✅同等解决问题。
这一言论使得半导体后道材料正式进入大众视野。长期以来,相较于制造用的半导体前道材料,用于封装的半导体后道材料一贯被市场认为技㊣术门槛低,市场分散且可替代性强。然而,AI芯片给半导体后道材料带来了新的挑战和机遇。以GB200为例,其采取多芯片㊣集成,发热量剧增,需封装材料具备低膨胀系数□□、高导热性。在这种情况下,Low-α 球形氧化铝/硅微粉在先进封装GMC材料中的掺混比例需提升,以应对 HBM 场景下的散热挑战。
除了延续GB200的GB200的材料体系外,GB300在架构设计㊣上亦使用了新方案□□、新材料,以规避此前出现的工程缺陷。其中PTFE□□□、超级电容□□□□、散热材料等备受市场关注。
PTFE(聚四氟乙烯)是一种高性能氟聚合物材料,具有低摩擦系数□□□、耐高温□□□、耐腐蚀□□□□、高绝缘性等特性智能化,被广泛应用于航天□□□、化工□□□□、电子等领域。由于AI芯片运算速度快,在高速㊣信号传输中,PTFE CCL可显著减少信号衰减,保障数据中心㊣服务器□□、交换机背板的高频信号完整性,降低误码率。此外,在高算力运行时会产生高热量,PTFE 可在高温✅环境下保持稳定性能,避免材料老化导致的信号失真或设备故障。因此,GB300服务器机柜采用 PTFE CCL 替代传统材料,支持 AI 算力集群的高密度互联。
相比于带电池的 UPS 电源,超级电容在数据中心中性能优异。为应对功耗提升等原因导致的过载冲击,GB300需要使用超级电容作为调峰组件,新设计整合了超级电容器和电池备份单元(BBU),显著提升了电源✅质量和系统可靠性,同时优化了能效和空间利用率,提升了数据中心应对高功耗AI负载的能力。
GB㊣300计算性能和内存的提升,带动功耗提升,GB300 单卡功耗为 1.4kW,而 GB200 为1.2kW,提升幅度约为17%。在服务器上,GB300使用水冷□□□、液冷系统降低温度。芯片级材料上,GB300则依赖TIM材料来替代传统硅脂材料。TIM(热界面)材料是以高分子材料为基体,由导热颗粒填充而制成的散热材㊣料。在GB300 的多芯片封装(MCP)中, TIM材料覆盖每个裸片与基板的界面半导体材料,配合底部微通道液冷,实现全域均温。
GB300 的技术迭代标志着半导体后道材料进入“高性能□□□□、高密度□□、高可靠性”的新阶段。TI㊣M材料□□□□、PTFE CCL□□、ABF㊣载板等材料的突破,不仅解决了高功耗场景下的散㊣热与信号完整性㊣问题,还推动了国内供应链的技术升级与国产替代。未来,随着玻璃基板□□□□、金刚石□□、石墨烯等✅新材料的成熟,AI芯片将进一步优化散热效率,推动 AI 算力密度向更高层次迈进。
半导体后道材料,即专指用于封装过程中的材料,与用于晶圆制造过程的半导体前道材料相区分。这类材料在整个半导体材料㊣市场中占据了大约38%的份额,是半导体产业链中不可或缺的一部分。随着半导体技术的进步和市场需求的增长,尤其是✅AI□□□、5G□□、智能驾驶等新㊣兴领域的快速发展,对高性能□□□、高可靠性封装材料的需求日益增加,这不仅促进了后道材料市场的扩㊣张,也推动了相关技术的不断创新。
全球半导体封装材料产品结构多样,随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展,半导体封装材料的产品结构亦不断发生变化。封装基板是芯片封装的关键材料,是裸芯片和外界电路之间的桥梁;键合丝是将芯片内部电路的输入/输出连接点(键合点)与引线框架的内接触点之间建立电气连接的关键材料;引线框架提供了一个平台,使芯片上的键合点可以通过键合丝与封装外部的电路板或其它组件实现电气连接;环氧塑封料(EMC)主要用于保护半导体芯片不受外界环境的影响,并提供导热□□□、绝缘□□□、耐湿□□□□、耐压□□□□、支撑等复合功能;陶瓷基板能够为芯片提供必㊣✅要的电连接,确保芯片内部电路与外部电路之间的信号传输畅通无阻;芯片粘结材料主要用于电子相关产品的电子元器件保护□□、电气连接□□□□、结构粘接和密封□□、热管理□□、电磁㊣屏蔽等。
目前全球封装材料诸多细分产品中, 封装基板规模占比最高,规模占比约为 40.1%,其次为键合丝□□□□、引线框架□□□、包装材料□□、陶瓷基板□□□□、芯片粘结材料等,规模占比分别为 15%□□、14.9%□□□、12.9%□□、11.1%及 4%。