AI芯片燒到1000W！碳化硅成 “救命稻草”，3家核心企業已卡位

出品 | 妙投APP

作者 | 張博

編輯 | 關雪菁

頭圖 | AI制圖

碳化硅（SiC）作為第三代寬禁帶半導體材料，憑借耐高溫、耐高壓、高頻特性，在性能上顯著優于傳統硅基器件，已廣泛應用于新能源汽車、光伏儲能、5G 通信等領域。隨著 AI 算力進入指數級增長階段，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、支撐數據中心能效升級的核心材料，其產業鏈上游及技術領先企業將長期受益。

#01一、AI 算力爆發催生痛點，碳化硅成關鍵解決方案

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

碳化硅的材料特性恰好匹配這一需求：其熱導率達 490W/mK（為硅的 3 倍以上），熱膨脹系數（4.3ppm/℃）與芯片材料高度契合，既能高效散熱，又能保障封裝穩定性。在芯片封裝領域，英偉達計劃將 CoWoS 封裝中的硅中介層替換為 SiC，實測顯示：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計，可使互連距離縮短 50%，數據傳輸速度提升 20%，相當于為 AI 芯片搭建 “高速數據通道”。

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 SiC 封裝工藝研發；2027 年起，SiC 中介層將正式導入 CoWoS 封裝，初期產能預計滿足 10% 的高端 GPU 需求。

#02二、800V HVDC 架構：碳化硅重塑 AI 數據中心能源體系

AI 算力的爆發式增長帶動電力需求激增 —— 英偉達創始人黃仁勛指出，AI 服務器的電力消耗將增長近 100 倍。傳統 54V 供電架構在功耗、空間利用率及轉換效率上已接近極限，無法支撐 G 瓦級 AI 算力負載。

為此，英偉達計劃于 2027 年全面量產 800V 高壓直流（HVDC）數據中心架構，碳化硅成為該 “電力大革命” 的核心：采用 SiC 器件后，數據中心銅材使用量減少 45%，每 10MW 規模數據中心年均節電 120 萬度，電費節省超 10 萬美元，顯著提升能源利用效率與成本效益。

#03三、產業鏈受益核心：上游材料占比高，技術迭代驅動增長

碳化硅產業鏈中，上游材料環節技術壁壘最高、價值量占比最大：襯底占器件總成本的 47%，外延片占比 23%，是核心受益環節。

當前，國內碳化硅襯底市場正經歷 “6 英寸主導→8 英寸替代→12 英寸探索” 的技術躍遷，不同尺寸產品對應差異化需求場景：

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

• 8 英寸襯底：作為 800V 高壓平臺電驅模塊的核心材料，國內 70% 以上的車規級 MOSFET 采用該規格，2024 年車規領域需求占 8 英寸襯底應用的 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巔峰，可適配 AI 數據中心與新能源汽車下一代平臺，比亞迪規劃 2028 年推出基于 12 英寸襯底的 SiC-IGBT 模塊，目標實現續航提升 10%、充電速度加快 20%。

#04四、核心受益企業：技術與產能雙輪驅動，搶占長期賽道

1、天岳先進（A+H）：國內碳化硅襯底龍頭，大尺寸產品領先

天岳先進是國內碳化硅襯底片核心廠商，長期聚焦車規級與功率器件領域，市場地位穩固：國內市占率超 50%（穩居第一），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與產能：

• 導電型襯底：國內市占率超 60%，8 英寸及以上產品占據主導地位，上海臨港基地 2024 年實現 30 萬片 / 年 8 英寸導電型襯底產能，直接供應比亞迪、蔚來等車企；

• 半絕緣型襯底：國內市占率約 40%，主要應用于 5G 基站與軍工雷達，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；

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

2. 天富能源：天科合達潛在借殼標的，中低端襯底市場主導

天科合達是國內碳化硅襯底領域 “雙雄” 之一，2025 年國內導電型襯底 6 英寸市場占比 70%（穩居第一），全球市占率 17.3%，成本與價格優勢顯著：8 英寸襯底成本僅為國際水平的 40%，6 英寸產品價格較進口低 30%-50%，主導國內中低端市場，同時與華為數字能源、陽光電源合作開發光伏逆變器方案，占國內光伏市場 45% 份額。

由于 2020 年、2023 年兩次沖刺科創板受阻（業務問題導致撤回申請、注冊制批文失效），借殼成為天科合達進入資本市場的關鍵路徑。天富能源直接持有天科合達 9.09% 股份，大股東天富集團持股 11.62%，雙方構成一致行動人，市場猜測天科合達或借殼天富能源上市。值得關注的是，2025 年 8 月底，天富能源原董事長與原總經理（距原定任期仍有 20 個月零 10 天）同步辭職，進一步引發 “為借殼鋪路” 的市場預期。

若借殼成功，天富能源有望轉型 “電網 + 半導體” 雙主業模式，成為 A 股稀缺標的，市值預期達 400 億元以上；天科合達則可獲得上市融資平臺，加速產能擴張（2025 年目標襯底產能 88 萬片）。

3. 晶盛機電：碳化硅設備龍頭，全鏈條布局打破國際壟斷

晶盛機電是國內半導體設備領軍企業，在碳化硅領域形成 “設備制造 + 材料生產” 雙賽道優勢，技術與產能均處于全球第一梯隊：

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

• 材料端：子公司浙江晶瑞 SuperSiC 于 2025 年 5 月研發出 12 英寸導電型碳化硅晶體（直徑 309mm），位錯密度（TSD<10 個 /cm2，BPD<300 個 /cm2）達國際主流水平，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 晶體量產技術的國家；

• 產能與資本支持：2025 年 7 月，寧夏 56 億元 8 英寸襯底項目開工，建成后將形成 60 萬片 / 年產能，配套晶體生長與外延產線，目標 2026 年 Q2 達產；同時被納入國家大基金三期重點名單，獲超 20 億元定向投資，用于 12 英寸設備研發與產能擴張。

注意事項

本文所分析的碳化硅在 AI 領域的應用價值、產業鏈機遇及企業競爭力，均基于長期產業邏輯，需結合技術迭代節奏、產能釋放進度及市場需求變化動態觀察。

*以上分析討論僅供參考，不構成任何投資建議。

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