半导体材料行业专题报告:芯片功耗提升,散热重要性凸显.pdf
- 上传者:大力人
- 时间:2024/03/14
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半导体材料行业专题报告:芯片功耗提升,散热重要性凸显。AI 驱动高散热需求,封装材料市场预计 2027 年市场规模达 298 亿元。封装 材料成本通常会占到整体封装成本的 40%~60%,其中多种封装材料决定了 芯片散热性能的优劣,如固晶胶/膜、热界面材料(TIM)、均热片及散热器 以及底部填充料(Underfill)等。我们认为封装材料市场规模将随着高散 热性能需求进一步提升。
固晶胶向固晶胶膜升级,以应对芯片尺寸减小及高集成度需求。固晶胶作 为一种封装黏接材料,对芯片的有效散热也有重要作用。但受制于固晶胶均 匀性差、容易有树脂泄漏等缺点,随着芯片尺寸的减小,芯片在键合时的均 匀性对其缺陷率的影响也不断放大,固晶胶逐渐升级成固晶胶膜。固晶胶膜 相比固晶胶拥有时间、成本以及性能上的全面优势,其解决了固晶胶的均匀 性问题,同时省去了切割后的涂胶环节,大幅度缩减了工艺流程的时间成 本。当前市场主要由德国汉高、日本日立、日东等公司垄断,国内德邦科技 已成功打破 DAF 材料的海外垄断格局,逐渐实现国产替代。
封装散热材料是芯片热量转移的关键材料。散热材料可被分为:
1) 热界面材料(TIMs):热界面材料用于填充芯片与热沉以及热沉与散热 器之间的空隙,以建立芯片与散热之间的导热通道,实现芯片的热量快速传 递。热界面材料对材料的性能有着极高要求,TIM1 材料必须能够承受从- 40°C 到 150°C 的极端温度循环,而温度循环 TIM2 材料的功能上限通常更 接近 120°C。热界面材料主要使用的材料包括导热油脂(2020 年市场规模 达 3.6 亿美元),以及胶膜和胶带,市场规模为 3.2 亿美元。
2) 均热片:均热片是一种半导体器件的热辐射底板,用于器件的有效散热 和热应力的减少。随着高性能计算对散热性能愈来愈高,均热片作为芯片散 热解决方案最核心的组成部分,对其性能的要求也更加严苛,产品的性能溢 价有望进一步提升。
3) 散热器:散热器与均热片的作用基本相同,主要区别为其通常由排列成 梳状的金属部件组成,梳状的部分也被称为散热片,其增加了表面面积,从 而提高了散热性能,往往散热器会与风扇或泵结合,以提供强制循环以及主 动散热的作用,以提高冷却效率。
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