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作者 | 張博

編輯 | 關(guān)雪菁

頭圖 | AI制圖

碳化硅（SiC）作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，憑借耐高溫、耐高壓、高頻特性，在性能上顯著優(yōu)于傳統(tǒng)硅基器件，已廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏儲能、5G 通信等領(lǐng)域。隨著 AI 算力進(jìn)入指數(shù)級增長階段，碳化硅更迎來全新增量空間 —— 成為破解高功耗芯片散熱難題、支撐數(shù)據(jù)中心能效升級的核心材料，其產(chǎn)業(yè)鏈上游及技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)將長期受益。

#01一、AI 算力爆發(fā)催生痛點(diǎn)，碳化硅成關(guān)鍵解決方案

AI 芯片功耗隨算力飆升持續(xù)突破上限：英偉達(dá) H100 GPU 功耗已達(dá) 700W，下一代 Rubin 處理器預(yù)計(jì)突破 1000W。傳統(tǒng)硅中介層的性能瓶頸愈發(fā)凸顯 —— 熱導(dǎo)率僅 150W/mK，熱膨脹系數(shù)（4.2ppm/℃）與芯片材料適配性不足，導(dǎo)致散熱效率低下，直接引發(fā)芯片性能降頻、可靠性下降。

碳化硅的材料特性恰好匹配這一需求：其熱導(dǎo)率達(dá) 490W/mK（為硅的 3 倍以上），熱膨脹系數(shù)（4.3ppm/℃）與芯片材料高度契合，既能高效散熱，又能保障封裝穩(wěn)定性。在芯片封裝領(lǐng)域，英偉達(dá)計(jì)劃將 CoWoS 封裝中的硅中介層替換為 SiC，實(shí)測顯示：采用 SiC 中介層后，H100 芯片工作溫度可從 95℃降至 75℃，散熱成本降低 30%，芯片壽命延長 2 倍；同時，SiC 支持高深寬比通孔設(shè)計(jì)，可使互連距離縮短 50%，數(shù)據(jù)傳輸速度提升 20%，相當(dāng)于為 AI 芯片搭建 “高速數(shù)據(jù)通道”。

從時間線看，2025-2026 年，第一代 Rubin GPU 仍沿用硅中介層，臺積電將同步推進(jìn) SiC 封裝工藝研發(fā)；2027 年起，SiC 中介層將正式導(dǎo)入 CoWoS 封裝，初期產(chǎn)能預(yù)計(jì)滿足 10% 的高端 GPU 需求。

#02二、800V HVDC 架構(gòu)：碳化硅重塑 AI 數(shù)據(jù)中心能源體系

AI 算力的爆發(fā)式增長帶動電力需求激增 —— 英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛指出，AI 服務(wù)器的電力消耗將增長近 100 倍。傳統(tǒng) 54V 供電架構(gòu)在功耗、空間利用率及轉(zhuǎn)換效率上已接近極限，無法支撐 G 瓦級 AI 算力負(fù)載。

為此，英偉達(dá)計(jì)劃于 2027 年全面量產(chǎn) 800V 高壓直流（HVDC）數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，碳化硅成為該 “電力大革命” 的核心：采用 SiC 器件后，數(shù)據(jù)中心銅材使用量減少 45%，每 10MW 規(guī)模數(shù)據(jù)中心年均節(jié)電 120 萬度，電費(fèi)節(jié)省超 10 萬美元，顯著提升能源利用效率與成本效益。

#03三、產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤婧诵模荷嫌尾牧险急雀?，技術(shù)迭代驅(qū)動增長

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中，上游材料環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘最高、價值量占比最大：襯底占器件總成本的 47%，外延片占比 23%，是核心受益環(huán)節(jié)。

當(dāng)前，國內(nèi)碳化硅襯底市場正經(jīng)歷 “6 英寸主導(dǎo)→8 英寸替代→12 英寸探索” 的技術(shù)躍遷，不同尺寸產(chǎn)品對應(yīng)差異化需求場景：

• 6 英寸襯底：仍是國內(nèi)主流，2024 年占襯底總出貨量的 70% 以上，但受產(chǎn)能過剩影響，價格從 2022 年的 5000 元 / 片降至 2024 年的 2500-2800 元 / 片，已接近成本線，行業(yè)加速淘汰落后產(chǎn)能；

• 8 英寸襯底：作為 800V 高壓平臺電驅(qū)模塊的核心材料，國內(nèi) 70% 以上的車規(guī)級 MOSFET 采用該規(guī)格，2024 年車規(guī)領(lǐng)域需求占 8 英寸襯底應(yīng)用的 60%，比亞迪、蔚來等車企通過英飛凌、博世等 Tier1 間接采購；

• 12 英寸襯底：代表全球碳化硅材料技術(shù)巔峰，可適配 AI 數(shù)據(jù)中心與新能源汽車下一代平臺，比亞迪規(guī)劃 2028 年推出基于 12 英寸襯底的 SiC-IGBT 模塊，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)續(xù)航提升 10%、充電速度加快 20%。

#04四、核心受益企業(yè)：技術(shù)與產(chǎn)能雙輪驅(qū)動，搶占長期賽道

1、天岳先進(jìn)（A+H）：國內(nèi)碳化硅襯底龍頭，大尺寸產(chǎn)品領(lǐng)先

天岳先進(jìn)是國內(nèi)碳化硅襯底片核心廠商，長期聚焦車規(guī)級與功率器件領(lǐng)域，市場地位穩(wěn)固：國內(nèi)市占率超 50%（穩(wěn)居第一），全球市占率 22.8%（位列第二）。其核心競爭力集中于大尺寸襯底技術(shù)與產(chǎn)能：

• 導(dǎo)電型襯底：國內(nèi)市占率超 60%，8 英寸及以上產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位，上海臨港基地 2024 年實(shí)現(xiàn) 30 萬片 / 年 8 英寸導(dǎo)電型襯底產(chǎn)能，直接供應(yīng)比亞迪、蔚來等車企；

• 半絕緣型襯底：國內(nèi)市占率約 40%，主要應(yīng)用于 5G 基站與軍工雷達(dá)，與華為、中興建立長期合作，12 英寸高純半絕緣襯底已用于 Meta 雷鳥 X3 Pro AR 眼鏡；

• 技術(shù)突破：2024 年 11 月發(fā)布業(yè)界首款 12 英寸碳化硅襯底產(chǎn)品，良率較國內(nèi)同行高 15%，成本低 30%，并已獲梅賽德斯 - 奔馳、億航智能等企業(yè)訂單，覆蓋車規(guī)器件與 eVTOL（電動垂直起降飛行器）耐高溫材料場景。

2. 天富能源：天科合達(dá)潛在借殼標(biāo)的，中低端襯底市場主導(dǎo)

天科合達(dá)是國內(nèi)碳化硅襯底領(lǐng)域 “雙雄” 之一，2025 年國內(nèi)導(dǎo)電型襯底 6 英寸市場占比 70%（穩(wěn)居第一），全球市占率 17.3%，成本與價格優(yōu)勢顯著：8 英寸襯底成本僅為國際水平的 40%，6 英寸產(chǎn)品價格較進(jìn)口低 30%-50%，主導(dǎo)國內(nèi)中低端市場，同時與華為數(shù)字能源、陽光電源合作開發(fā)光伏逆變器方案，占國內(nèi)光伏市場 45% 份額。

由于 2020 年、2023 年兩次沖刺科創(chuàng)板受阻（業(yè)務(wù)問題導(dǎo)致撤回申請、注冊制批文失效），借殼成為天科合達(dá)進(jìn)入資本市場的關(guān)鍵路徑。天富能源直接持有天科合達(dá) 9.09% 股份，大股東天富集團(tuán)持股 11.62%，雙方構(gòu)成一致行動人，市場猜測天科合達(dá)或借殼天富能源上市。值得關(guān)注的是，2025 年 8 月底，天富能源原董事長與原總經(jīng)理（距原定任期仍有 20 個月零 10 天）同步辭職，進(jìn)一步引發(fā) “為借殼鋪路” 的市場預(yù)期。

若借殼成功，天富能源有望轉(zhuǎn)型 “電網(wǎng) + 半導(dǎo)體” 雙主業(yè)模式，成為 A 股稀缺標(biāo)的，市值預(yù)期達(dá) 400 億元以上；天科合達(dá)則可獲得上市融資平臺，加速產(chǎn)能擴(kuò)張（2025 年目標(biāo)襯底產(chǎn)能 88 萬片）。

3. 晶盛機(jī)電：碳化硅設(shè)備龍頭，全鏈條布局打破國際壟斷

晶盛機(jī)電是國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)軍企業(yè)，在碳化硅領(lǐng)域形成 “設(shè)備制造 + 材料生產(chǎn)” 雙賽道優(yōu)勢，技術(shù)與產(chǎn)能均處于全球第一梯隊(duì)：

• 設(shè)備端：覆蓋切割、減薄、拋光全鏈條核心設(shè)備（如激光切割機(jī)、雙面拋光機(jī)），實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，支撐襯底加工成本降低 30%；國內(nèi)主流襯底廠商（天岳先進(jìn)、三安光電、士蘭微等）均采用其 SiC 單晶爐，8 英寸設(shè)備交付量占國內(nèi)新增產(chǎn)能的 70%；

• 材料端：子公司浙江晶瑞 SuperSiC 于 2025 年 5 月研發(fā)出 12 英寸導(dǎo)電型碳化硅晶體（直徑 309mm），位錯密度（TSD<10 個 /cm2，BPD<300 個 /cm2）達(dá)國際主流水平，打破 Wolfspeed、II-VI 等國際巨頭壟斷，使中國成為全球第三個掌握 12 英寸 SiC 晶體量產(chǎn)技術(shù)的國家；

• 產(chǎn)能與資本支持：2025 年 7 月，寧夏 56 億元 8 英寸襯底項(xiàng)目開工，建成后將形成 60 萬片 / 年產(chǎn)能，配套晶體生長與外延產(chǎn)線，目標(biāo) 2026 年 Q2 達(dá)產(chǎn)；同時被納入國家大基金三期重點(diǎn)名單，獲超 20 億元定向投資，用于 12 英寸設(shè)備研發(fā)與產(chǎn)能擴(kuò)張。

注意事項(xiàng)

本文所分析的碳化硅在 AI 領(lǐng)域的應(yīng)用價值、產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)遇及企業(yè)競爭力，均基于長期產(chǎn)業(yè)邏輯，需結(jié)合技術(shù)迭代節(jié)奏、產(chǎn)能釋放進(jìn)度及市場需求變化動態(tài)觀察。

*以上分析討論僅供參考，不構(gòu)成任何投資建議。

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