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(来源:大霞漫漫谈)
就在几年前,碳化硅还只是新能源汽车圈子里的人会偶尔提一下的小众概念。可到了2026年,它忽然就成了当红炸子鸡。
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我们先看看看下面这几个数字:
2025年,全球的碳化硅功率半导体市场规模大约是34-38亿美元;到2031年,预计会突破102亿美元,年复合增长率接近25%。
如果算上整个碳化硅材料和器件市场,到2030年前后,预计整个市场规模能达到120到150亿美元。
25%的年增速是什么概念?大部分的成熟行业能有5%的增速就不错了。如果一个行业能连续多年保持20%以上的增长,要么是技术革命,要么是需求端发生了根本性的变化。
而碳化硅这两样都占了。
技术层面,它正在从6英寸晶圆向8英寸切换,生产效率大幅提升。
需求层面,以前主要是新能源汽车在用,现在AI数据中心、光伏储能、高压输配电、充电桩全都需要。
于是原先的新能源车是保底的稳增存量,而AI算力则是是新增的增量爆发,双管齐下,出现这么高的增速就很好理解了。
看到这里,如果你对碳化硅还没什么概念,我们就先简单说一下它是到底什么。
碳化硅的英文叫Silicon Carbide,简称SiC,属于第三代宽禁带半导体材料。
第一代是硅,就是现在芯片里用的那种。
第二代是砷化镓,主要用在通信射频。
第三代就是碳化硅和氮化镓,碳化硅做大功率高电压,氮化镓做高频中功率。
碳化硅强在哪?它的耐压能力是硅的10倍,导热能力是硅的3倍,开关损耗比硅低了70%以上。也就是说,在同样的功率输出下,碳化硅器件的体积更小、发热更少、耗电更低。
在一台新能源汽车里,如果用碳化硅替换传统的硅基IGBT,整个续航能提升5%到10%。在一个AI数据中心的电源系统里,用碳化硅替换硅器件,整体能耗能降低15%以上。最早是特斯拉在Model 3上大规模使用碳化硅,直到那时,全世界才意识到这东西的潜力有多大。
了解了碳化硅的作用后,下面就来看看整个产业链都包含了哪些部分。
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最上游的是原材料和晶体生长。
包括高纯硅粉、高纯石墨、碳化硅粉体、籽晶、长晶炉和热场材料等等。
这些东西决定了最终晶体的品质和成本。长晶这个环节是整个产业链技术壁垒最高的地方之一,因为它需要在两千多度的高温下,让碳化硅粉末升华,然后再在籽晶上重新结晶。温度控制、气流控制、晶体缺陷控制,每一样都是顶级难题。
往下一步是衬底。
碳化硅衬底是整个产业链价值最高、壁垒也是最高的核心环节,大约占到器件总成本的45%。
衬底分成两种,导电型的衬底拿来做功率器件,半绝缘的衬底拿来做射频器件。目前整个行业正在从6英寸衬底向8英寸切换,8英寸的面积是6英寸的1.78倍,单片衬底能切出更多芯片,成本更低,是产业化的必然方向。
再接下来是外延片。
外延层是在衬底上再长一层碳化硅薄膜,这一层才是真正用来做器件的。外延的质量直接决定了最终器件的性能和良率,是连接衬底和芯片制造的桥梁。
然后是器件制造。
碳化硅MOSFET是目前最主流的功率器件,做成模块以后用在新能源汽车的电驱系统、AI服务器的电源、光伏逆变器里。全球碳化硅器件市场超过90%的份额掌握在英飞凌、意法半导体、Wolfspeed、安森美和罗姆这五家手里,它们是传统功率半导体巨头,几十年的积累不是一天能追上的。
最下游是应用端。
目前新能源汽车还是最大的单一市场,电驱系统和车载充电机里都要用。而AI服务器电源则是增长最快的新方向,一台高功率AI服务器的电源系统需要几十颗碳化硅MOSFET。光伏逆变器和储能PCS也在全面从硅器件向碳化硅切换,效率提升明显。充电桩、高铁轨交、工业电源,这些都在用。
说到这里,必须说一下2026年上半年这个行业最值得关注的一件事。
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在今年3月的时候,富士经济发布了一份全球碳化硅衬底市场的研究报告。2025年,我们的天岳先进以27.6%的市场份额首次登顶全球第一。更关键的是,在8英寸领域,天岳先进的全球市场份额高达51.3%,一家就吃掉了一半以上的8英寸外售市场。
这个数字放在三年前是不可想象的。2022年之前,全球碳化硅衬底市场被美国的Wolfspeed和Coherent两家公司绝对垄断,当时中国的企业连6英寸都没法稳定量产。
可就是在短短三年知乎,我们就从追赶者变成了领跑者,目前天岳先进的8英寸衬底月产已经接近6万片,2025年碳化硅衬底产量折合69万片,同比增长了68%。
此外,天科合达是第二家跑出来的国产衬底厂,全球市场份额7.2%。两家中国企业加在一起,拿下了全球超过三分之一的碳化硅衬底市场。
衬底环节的突破,对整条中国碳化硅产业链来说意义巨大。因为衬底是产业链里成本占比最高、技术壁垒最高的环节,衬底突破了,后面的外延、器件、封装就有了国产化的基础。而且天岳的8英寸衬底产能放量以后,整个行业的成本会进一步下降,下游应用会更快铺开。
AI的加入,是碳化硅行业在2026年最超预期的增量。
这里有两个方向。首先是AI服务器电源,这在前面已经提到了。另外一个是AI芯片的先进封装,这是2026年新出现的方向,知道的人更少。
在今年4月,台积电正式启动了12英寸碳化硅衬底的交付。它不是拿来做什么功率器件的,而是作为散热中介层,用在英伟达下一代GPU的CoWoS先进封装里。
AI芯片的算力越来越强、功耗越来越大,传统的硅中介层散热能力已经跟不上了,而碳化硅的热导率是硅的3倍,是目前最理想的替代材料。天岳先进是这条线上国内走得最快的公司,它的12英寸碳化硅衬底已经适配台积电的封装产线,目前瞄准的是英伟达Rubin架构之后的GPU量产需求,现在处于送样和小批量验证阶段。
从电源到封装,AI正在从两个方向同时拉碳化硅的需求。
英伟达去年10月在OCP峰会上正式发布了800V直流架构白皮书,把AI服务器的供电系统从传统的48V直接拉到了800V。电压翻了十几倍,这对电源里的功率器件提出了全新的要求。
原先的硅器件在800V下根本扛不住,而碳化硅就成了最自然的替代品。一台高功率AI服务器的电源系统要用几十颗碳化硅MOSFET,而全球正在建设的AI数据中心数量远超此前的预期。
也就是说,碳化硅行业已经从原先的新能源汽车的单引擎,变成了新能源+AI的混动引擎。新能源是存量增长,每年稳定的十几个点增速。AI则是增量爆发,2025年到2030年的复合增速可能是百分之好几十甚至更高。
2026年的碳化硅行业,已经走出了2025年的产能过剩和价格战阶段。目前8英寸衬底整体供不应求,车规级衬底的技术壁垒极高、全球能稳定量产的公司就那么几家。从供给刚性到需求爆发,整个行业正在进入一个确定性的上行周期。
具体的公司怎么挑、哪些方向弹性最大,我们再下一篇详细说说。
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