碳化矽（SiC）有望成為台灣廠商的新出海口！隨著 AI 運算帶來更高的熱能負荷，現有散熱材料已難以滿足需求，導致晶片性能下滑。半導體業界傳出，台積電正廣發英雄帖，號召設備廠與化合物半導體相關廠商參與，計劃將 12 吋單晶碳化矽應用於散熱載板，取代傳統的氧化鋁、藍寶石基板或陶瓷基板。
過去碳化矽主要應用在功率元件（Power Devices）、車用及儲能領域，如今已進入新發展階段，例如在 AR 智慧眼鏡（AR Lens）鏡片及高階 3D IC 封裝中，需要碳化矽做為散熱材料，尤其是應用在散熱載板這個部分。
其中，3D IC 封裝的碳化矽應用有兩個可能方向，首先是散熱載板，將以「導電型 SiC」優先測試；下一階段則可能在矽中介層（Silicon Interposer）導入半絕緣型 SiC。
▲ 以散熱載板來說，可能是先嘗試取代圖中 Carrier Silicon 這部分。（Source：雪球、芝能智芯）
從材料特性來看，碳化矽的熱導率（K 值）僅次於鑽石。陶瓷基板的熱導率約 200~230 W/mK，而碳化矽可達 400 W/mK、甚至接近 500 W/mK。對資料中心與 AI 高運算需求而言，比傳統陶瓷更能滿足散熱需求。不過以散熱角度來說，鑽石仍是理想的最終材料，但要做到 12 吋晶圓規格，目前成本過高且技術尚未成熟。
碳化矽主要分為導電型（N 型）與半絕緣型。N 型呈現黃綠色半透明，而半絕緣型則接近全透明。供應鏈人士透露，6 吋 SiC 晶圓目前仍是主流、8 吋是未來擴產方向，而台積電要求的 12 吋 SiC 若是做為中介層使用，對結構瑕疵的要求不像傳統 SiC 那樣嚴格，但中介層的關鍵在於切割技術，如果切割技術不佳，碳化矽的表面會呈波浪狀，就無法用於先進封裝。
然而，這是否與 CoWoS 下一代延伸技術 CoPoS 還是 CoWoP 有關？目前只知道 SiC 對台積電來說可做為散熱材料。業界人士認為，碳化矽的應用會因不同的封裝技術而有所不同，未來可能會有多條發展路線，目前也有一個方向是嘗試將碳化矽應用在 PCB 上，但目前看最明確的應用仍與 AI 相關。
（首圖來源：shutterstock）
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