在人工智能（AI）与高效能运算（HPC）驱动的半导体新时代中，热管理正成为决定晶片性能与可靠性的关键环节。随着3D堆叠、2.5D整合等先进封装技术推升功耗密度，传统陶瓷基板的散热极限逐渐显现。
全球晶圆代工龙头**台积电（TSMC）**正以前瞻性的材料战略应对这一挑战——积极布局12英寸碳化硅（SiC）单晶基板技术，并计划于2027年前逐步退出氮化镓（GaN）业务，将资源聚焦于SiC平台的发展。
这一战略转向，不仅体现了台积电对AI时代需求的深刻洞察，更标志着“散热管理”已从被动支撑技术，升级为驱动制程演进的核心竞争力。
碳化硅（SiC）以宽能隙、高热导率与优异机械强度著称，过去主要用于电动车逆变器、工业控制与新能源设备等电力电子领域。
然而，随着AI伺服器、数据中心处理器及AR/VR穿戴装置的高功率密度持续攀升，SiC凭借约500W/mK的高热导率，展现出极高的散热潜力——远超氧化铝（Al₂O₃）与蓝宝石（Sapphire）等传统陶瓷材料。
在穿戴式与边缘计算装置中，芯片距离人体更近，散热设计不再只是性能问题，更涉及安全与体验。台积电凭借其在12英寸晶圆制程上的成熟经验，正推动以大尺寸SiC单晶取代传统基板，在维持既有制程架构的同时，实现更佳的热性能与成本效益。
SiC晶圆的大尺寸化虽能带来成本与产能优势，但同时面临晶体完整性、平整度与翘曲控制等技术挑战。
对于12英寸晶圆而言，局部应力与形变不仅会影响热导率，还会直接影响芯片贴合及封装良率。业界因此将重点从“电性缺陷控制”转向“材料均质性与机械稳定性”——确保高密度、低孔隙率与高表面平整度成为量产的关键条件。
SiC在先进封装中具备广泛应用潜力：
在2.5D架构中，可作为高热扩散层，有效分散芯片间水平热流；
在3D架构中，随着TSV（硅通孔）与混合键合技术密度提升，SiC能作为热导中介层，强化垂直散热效率。
此外，SiC还能与钻石、液态金属或导电凝胶等高性能材料组合，形成“混合式冷却系统”，进一步提升整体热管理能力。
台积电规划于2027年前逐步退出GaN相关业务，将研发与资源全面转向SiC平台。
相较于GaN在高频领域的优势，SiC在高热负载、高密度封装与可扩展量产方面更具系统性潜力，也更符合AI运算芯片的散热需求。
结合台积电在晶圆制造与先进封装的整合能力，SiC有望在短期内实现量产突破，构筑新一代高效能运算的材料基础。
SiC正逐步摆脱“电动车专属材料”的标签，迈向更广阔的半导体应用领域
导电型SiC可作为AI处理器与HPC芯片的高效散热基板；
半绝缘型SiC则能用作chiplet整合中的中介层（Interposer），实现电性隔离与热扩散兼顾的双重功能。
这意味着，SiC正从“电力电子的代名词”，转型为“AI芯片热管理的关键基石”。
虽然钻石与石墨烯的热导率更高，但其高成本与制程复杂度仍限制了实际应用。液态金属与微流体冷却虽具创新潜力，但在整合度与量产成本上尚存挑战。
相比之下，SiC兼具性能、机械强度与可量产性，成为目前最具商业化潜力的解决方案。
凭借深厚的12英寸晶圆制程能力与先进封装技术，台积电在SiC领域的布局具备天然优势。
未来，随着AI与HPC需求持续增长，散热管理将成为半导体下一个制程竞赛的核心。
台积电通过推动SiC材料平台化，不仅是在应对热挑战，更是在为AI时代的高效能计算奠定全新材料基础。
