硬核突围！碳化硅颠覆芯片散热 + 供电逻辑！全产业链标的梳理

一、碳化硅适配高功率芯片封装领域

一颗高端GPU/AI芯片模块功耗上千瓦，其封装需同时解决高电流供电和高热流密度散热的问题。当前2.5D/先进封装中常用的中介层或封装基板材料包括硅、玻璃和有机材料（如改性树脂基板），各有优缺点。在AI芯片功耗密度不断攀升的背景下，这些材料在散热、电气绝缘和机械强度方面暴露出一些瓶颈。近年来高端GPU功耗已从百W提高至千W，封装中集成多个芯片（GPU+多颗HBM）使热流密度骤增，使得高端GPU市场考虑将碳化硅（SiC）用于封装市场。

碳化硅的晶格导热能力极强，室温热导率可达400–500W/m·K，仅略低于金刚石。导热系数比硅高出约3倍，比大多数陶瓷基板（氧化铝、AlN等约200 W/m·K）也高出近一倍。SiC中介层或TIM材料能大幅降低芯片到散热器之间的热阻。当高功耗芯片使用SiC中介层替换硅时，预期可以显著降低芯片运行温度。采用SiC中介层可使GPU芯片结温相比硅中介层降低20–30°C，散热相关成本降低约30%，有效防止芯片过热降频，提升可靠性电绝缘性。

碳化硅具有宽禁带（3.2 eV），尤其是高纯半绝缘型SiC电阻率可达10^8Ω·cm量级，近似绝缘体。这意味着SiC中介层在高速信号传输时几乎不产生漏电和寄生损耗，可提供与玻璃相当的电气隔离效果。优异的绝缘性有助于降低芯片间串扰和寄生电容，提高信号完整性，特别适用于需要紧密堆叠高速I/O的GPU+HBM系统机械强度与翘曲控制。

碳化硅具备高机械强度，其硬度接近金刚石（莫氏硬度9+），抗压和抗弯强度都很高。作为中介层材料，SiC的高机械强度有利于维持大尺寸薄片的平整度和结构稳定，不易因封装应力而开裂。另一方面，SiC的热膨胀系数约为4.3 ppm/°C，与硅芯片和封装材料相对接近。热匹配性意味着采用SiC中介层时，芯片-中介层-基板各层之间产生的热应力较小，有助于控制热循环引起的翘曲和应力集聚。

从当前2.5D封装结构及材料上来看，碳化硅材料或主要用于两个领域：

1）用于chip上方与热沉之间的热界面材料（TIM2）；

2）用于硅中介层替换。

若实现完全替代，碳化硅衬底及外延需求将是CoWoS产能的2倍（TIM+中介层，以12英寸计）。

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二、碳化硅渗透至数据中心供电系统

超大规模数据中心内的电源供应单元（PSUs）对于确保持续稳定的电力输送至关键设备发挥着至关重要的作用。这些数据中心需要不同断的电力来支持其关键应用与服务。PSU通常采用模块化、可扩展的设计，以适配数据中心扩展过程中日益增长的电力需求。

在服务器电源（PSU）的前端AC-DC变换中，典型拓扑如无桥图腾柱功率因数校正（PFC）和有源三电平整流等，需要高耐压低损耗的开关器件。SiC MOSFET因具备1200V乃至更高耐压且高频特性优秀，成为首选器件。

SiC器件在PFC中的优势不仅是降低导通损耗，更体现在开关损耗随频率上升的增幅很小，使得PFC开关频率可从传统几十千赫提高到≥100kHz，从而缩小PFC电感体积。

三、国内碳化硅厂商迎来发展机遇

2024年，8英寸碳化硅晶圆主要被WolfSpeed用于器件制造，以及IDM厂商用于研发活动。随着主要IDM厂商开始在8英寸平台上推进规模化量产，预计8英寸N型衬底销量由2024年的4.61万片提升至2030年的70.4万片，年复合增长率达58%。

价格方面，截至2025年，已有多家晶圆供应商能够向市场供应8英寸碳化硅晶圆。得益于产量提升，2024年间其价格已出现大幅下滑。至于6英寸晶圆，由于前几年建设的产能持续释放，预计价格竞争态势仍将持续，碳化硅衬底占碳化硅器件比例将持续下降，但仍然高于硅。

当前碳化硅器件主要应用在新能源领域，国内碳化硅需求在新能源产业链带动下整体向好，另外，新兴行业如AIDC、UPS等高电压、高频率需求有望带来新的市场空间。

相对于国内新能源产业链的高渗透率，国内碳化硅器件的市占率仍然偏低，垂直整合产业链及技术壁垒较高的碳化硅器件厂商或加速国产替代进度，从而抢占市场空间。

此外，全球碳化硅产业链投资规模持续扩大，国内碳化硅企业及在“China For China”背景下寻求在国内建厂，国内碳化硅设备及衬底公司或依托于国产替代，在碳化硅产业链产能扩张中受益。

四、核心标的

器件

扬杰科技：主要从事碳化硅芯片器件及封装环节，MOSFET、IGBT、SiC等产品批量导入新能源汽车、AI服务器、光伏储能等头部客户。

芯联集成：8英寸SiC MOSFET产线实现量产，覆盖50%以上AI服务器电源价值；三期12英寸产线进入规模量产，碳化硅产线产能利用率超90%。

斯达半导：从事IGBT、MOSFET、SiC等功率模块，2025年扩大车规级SiC MOSFET模块产能。

三安光电：已拥有8英寸碳化硅衬底产能1000片/月、外延产能2000片/月，8英寸碳化硅芯片产能1000片/月，12英寸碳化硅衬底已向客户送样验证。

衬底

天岳先进：2024年全球导电型碳化硅衬底市占率22.8%，稳居全球前三，8英寸导电型衬底已批量出货，技术处于国际第一梯队；公司客户英飞凌、安森美已进入英伟达等行业巨头供应链。

露笑科技：8英寸碳化硅衬底片已研发成功，预计一、二季度形成销售。

设备

北方华创：国产半导体设备龙头，覆盖SiC长晶炉、刻蚀机、PVD等全流程设备，是国内SiC产线主力供应商。

晶盛机电：SiC长晶炉全球龙头，8英寸设备获头部客户验证，12英寸碳化硅衬底加工中试线贯通。

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