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先進散熱技術應用
近年來由於人工智慧的快速發展,更大算力高階AI晶片所需要的功率不斷提升,單位面積產生的熱量熱已成為晶片效能提升的最大瓶頸,針對熱管理的需求業界也積極開發各式技術來應對。
在材料替換的部分,輝達規劃未來的Rubin處理器要利用碳化矽作為先進封裝的中介層,目前第一代Rubin預計還是會採用矽作為中介層,純單晶矽的熱導率約為141W/(m·K),而單晶的碳化矽熱導率約為400~490W/(m·K),三倍的散熱提升可滿足未來更大算力的需求。
另一個近期創新的微流道散熱技術(Microfluidics)是直接在晶片結構進行加工,利用幾十到幾百微米的溝槽讓冷卻液直接引入晶片,通道的設計模擬葉子或蝴蝶翅膀中的脈狀結構,來提升散熱效率。因此利用碳化矽的中介層搭配微流道的複合效應則會是未來的AI高階伺服器散熱主流。
傳統封裝散熱
碳化矽導入封裝提升散熱
微流道散熱技術
先進封裝的直接冷卻方案
針對超過1000W的晶片功耗需求與目標,現有的冷卻系統將會面臨挑戰,利用SiC 基板憑藉其卓越的機械強度與耐腐蝕特性,將成為主動式冷卻設計的最佳載體。
蓋內微流道(Intra-lid Microchannel )的應用:
蓋內微流道應用將散熱放置到lid內,將封裝與散熱模組一體化設計,透過降低散熱路徑大幅提升解熱能力。
SiC材料的應用優勢為:
高硬度支撐超薄壁:
微流道設計需要極薄的鮨片(Fin),SiC 的機械強度遠高於銅,能支撐更精密的薄壁結構而不變形。
耐沖蝕與腐蝕:
SiC 具備優異的化學惰性與耐磨性,能確保流道長期運作下不被嚴重磨所,或產生電化學腐蝕。
Intra-lid Microchannel
導熱率與 CTE 匹配:
SiC 的導熱率接近銅,但 CTE 與矽晶片更匹配,能減少在大溫差循環下流道與晶片間的應力避免失效。
噴流冷卻系統(Jet Impingement)的應用:
噴流冷卻利用高速噴射冷卻液來帶走熱量,利用高速液體衝破邊界層,解決一般流道累積熱量的影響。並且使用陣列噴嘴,快速針對SoC晶片不同區域發熱區域快速移除熱量,避免熱點上的熱量堆積。SiC材料的應用優勢為:
承受高壓衝擊:
噴流冷卻會對受熱面產生持續的物理衝擊力。SiC 的楊氏模量(Young’s Modulus)高,長期噴射下表面不易產生微塑性變形。
卓越的橫向熱擴散:
噴流是點狀或線狀撞擊,SiC 極佳的平面導熱率,能迅速將撞擊點周圍的熱量橫向展開,大幅提升噴流區域的熱交換效率。



















