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市場開始對碳化硅“刮目相看”

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市場開始對碳化硅“刮目相看”



碳化硅突然就又火了 。
幾個月前剛剛申請破產的Wolfspeed ， 在重組計劃被美國法院批準之后 ， 于9月11日宣布200mm碳化硅材料產品正式開啟商用 。 此前該產品僅向少數客戶試供 ， 如今面向市場全面放開 。 公司還同步推出可立即進行認證的200mm碳化硅外延片 。
9 月 15 日 ， 三星副總裁兼碳化硅業務團隊負責人洪錫俊表示 ， 公司正專注于 8 英寸碳化硅功率半導體的研發 。 盡管尚未公布商業化時間表 ， 但他指出 ， 三星正在努力“盡快”實現碳化硅功率半導體的商業化 。
釜山市政府17日宣布 ， EYEQ實驗室在釜山機張的新總部和生產設施已竣工 。 據報道 ， 該工廠投資1000億韓元 ， 使韓國首次能夠完全實現8英寸SiC功率半導體的本地化生產 。
同時 ， 國內的碳化硅相關廠商 ， 也都有各自的進展 。
今年上半年的碳化硅市場 ， 還曾深陷在“產能過剩”與“價格戰”的泥潭 。 然而 ， 如今的碳化硅似乎找到了新賽道 ， 有望實現“華麗轉型” 。
碳化硅經歷了什么？
01碳化硅 ， 柳暗花明這半年
進入2025年 ， 碳化硅產業面臨的核心挑戰是供給增長速度超過了終端需求的增速 。 在全球廠商的積極投資下 ， 碳化硅襯底產能迅速擴大 。 據行業機構預測 ， 2025年 ， 全球碳化硅襯底年產能預計將達到400萬片 ， 而同期的市場需求預測約為250萬片 。
顯著的供需失衡直接導致了市場價格的激烈競爭 。 以主流的6英寸碳化硅襯底為例 ， 其市場價格在2025年內下降幅度超過40% ， 部分報價已逼近許多生產商的成本線 。 這一輪價格下行反映了行業在經歷前期高速增長后的周期性調整 。
在此市場背景下 ， 相關企業的經營面臨挑戰 。 行業領導者之一的Wolfspeed公司便是一個典型案例 。 該公司在此前數年投入數十億美元進行大規模產能擴張 ， 特別是向8英寸晶圓技術進行前瞻性投資 。 然而 ， 由于歐美市場電動汽車需求增速放緩、8英寸晶圓在提升良率方面遭遇技術挑戰 ， 疊加全球市場激烈的價格競爭 ， 該公司的財務狀況持續承壓 。 2025年6月 ， Wolfspeed向美國德州南區破產法院申請第11章破產保護 。
類似的企業經營困境與戰略調整 ， 標志著碳化硅行業進入了一輪去產能和市場整合的階段 ， 過剩的供給狀況有望逐步得到緩解 。
在傳統應用市場進入調整期之際 ， AI領域為碳化硅帶來了意料之外的新機遇 。 9月5日 ， 據報道 ， 為提升性能 ， 英偉達在新一代Rubin處理器的開發藍圖中 ， 計劃把CoWoS先進封裝環節的中間基板材料由硅換成碳化硅 。 目前臺積電邀請各大廠商共同研發碳化硅中間基板的制造技術 。 英偉達第一代Rubin GPU仍會采用硅中間基板 ， 不過據該公司計劃 ， 最晚2027年 ， 碳化硅就會進入先進封裝 。
碳化硅還被發現可以應用在數據中心中 。 5月20日 ， 英偉達宣布 ， 該公司將率先向800V HVDC 數據中心電力基礎設施過渡 ， 并與英飛凌和納微達成了相關合作 ， 意圖進一步降低數據中心電源能耗 。 據報道 ， 這次電源架構的革新將需要采用大量的碳化硅和氮化鎵器件 。
此外 ， 碳化硅材料在AR眼鏡領域的應用也在逐漸被市場所發掘 。
可是 ， 為什么是碳化硅？
02先進封裝、數據中心與AR眼鏡
先來看碳化硅在先進封裝中的應用 。
隨著人工智能與高性能計算對算力需求的持續攀升 ， 芯片設計正面臨一個嚴峻的物理瓶頸：在2.5D等先進封裝架構中 ， 連接處理器核心與高帶寬內存的傳統硅基中介層 ， 已逐漸無法滿足下一代芯片在散熱與數據傳輸上的雙重需求 。
當單顆芯片功耗邁向1000瓦甚至更高時 ， 其產生的巨大熱量和對信號完整性的極致要求 ， 促使業界必須尋找性能更優越的替代材料 ， 而這就到了碳化硅的優勢區間 。
碳化硅最核心的優勢在于其卓越的的熱管理能力 。 傳統硅中介層的導熱率僅約150 W/m·K ， 面對巨大的熱流密度時 ， 散熱效率低下 ， 易導致芯片核心溫度過高 ， 從而引發性能降頻或影響長期可靠性 。 相比之下 ， 單晶碳化硅的導熱率高達490 W/m·K ， 是硅材料的三倍以上 。
這意味著 ， 采用碳化硅作為中介層 ， 能夠將該組件從一個被動的承載平臺 ， 轉變為一個高效的“散熱板” ， 可以迅速地將芯片產生的集中熱量均勻導出 ， 顯著降低關鍵的工作結溫 ， 為處理器在極限功率下持續穩定運行提供了堅實的物理保障 。
除了優異的散熱性能 ， 碳化硅在電氣特性和結構設計上也展現出巨大潛力 。 高頻信號在密集的電路中傳輸極易受到寄生電感和信號串擾的影響 ， 從而限制數據傳輸速度 。 碳化硅材料不僅具備優良的電絕緣性 ， 還允許通過先進的蝕刻工藝制造出深寬比更高的垂直導通孔（Via）結構 。
這種結構優勢使得內部互連路徑可以設計得更短、更密集 ， 從而大幅削減限制數據傳輸速度的寄生電感 ， 保證信號的完整性 。 這最終轉化為處理器與內存之間更快、更可靠的數據交換通道 ， 是滿足AI應用海量數據吞吐需求的關鍵 。
而碳化硅的熱管理能力和電氣特性也能應用在數據中心供電領域 。 當前數據中心發展的核心瓶頸在于其中AI服務器巨大的能源消耗 。 傳統的48V/54V供電架構 ， 在從電網到芯片的多級電壓轉換過程中存在顯著的能量損耗 ， 導致效率低下且散熱負擔沉重 。 為應對此挑戰 ， 業界正推動一場向800V高壓直流（HVDC）架構的革新 ， 旨在簡化供電鏈路、降低損耗 。
在其中 ， 碳化硅的優勢在于其極高的電力轉換效率 。 800V新架構依賴于固態變壓器（SST）和高壓直流轉換器等關鍵組件 。 在這些需要高頻、高壓開關的場景下 ， 傳統硅基器件（如IGBT）的開關損耗巨大 。 而碳化硅MOSFET的開關能耗比前者低20倍以上 ， 這意味著在每次電力轉換時 ， 更少的能量以熱量的形式被浪費掉 。 這種特性可以將數據中心從機柜到服務器的整體系統能效提升數個百分點 ， 有效節約了龐大的運營電力成本 。
同時 ， 碳化硅的效率優勢可以催生出更大的功率密度 。 由于自身損耗極低 ， 碳化硅器件產生的廢熱大幅減少 ， 從而極大地縮小了對其散熱系統的要求 。 這使得電源供應器（PSU）等電力模塊的體積和重量得以顯著縮減 ， 功率密度實現翻倍增長 。 在寸土寸金的數據中心機柜中 ， 更高的功率密度意味著可以在相同空間內為更多的AI加速器提供動力 ， 直接提升了整體算力部署的效益 。 同時 ， 碳化硅耐高壓、耐高溫的材料本性 ， 也確保了整個800V電力系統在高負荷下的長期運行穩定與可靠 。
為此 ， 不少碳化硅企業預計到2030年 ， 800V數據中心的固態變壓器環節將為碳化硅器件創造約5億美元/年的市場機會 。 與此同時 ， 基于碳化硅的固態變壓器還將在充電站、微電網等眾多領域實現應用 ， 據英國CSA Catapult推測 ， 預計到2030年 ， 固態變壓器市場將以兩位數的復合年增長率(CAGR)增長 ， 僅英國就有超過50萬座變電站有望采用碳化硅固態變壓器進行升級 。
此外 ， AR眼鏡也是一個適合碳化硅“大展拳腳”的領域 。
當前 ， AR（增強現實）智能眼鏡產業正邁向消費級普及的關鍵階段 ， 但其發展長期受限于幾大核心技術瓶頸：視場角（FOV）狹窄、圖像易產生彩虹偽影、以及因高功耗導致的發熱和續航短等問題 。 這些挑戰的根源 ， 很大程度上在于其核心光學元件——波導透鏡的材料限制 。 為此 ， 業界正轉向碳化硅 。 碳化硅具有卓越的光學特性與結構穩定性 。 AR眼鏡的沉浸感體驗直接取決于視場角大小 ， 而傳統玻璃或樹脂材料因折射率較低（約1.8-2.0） ， 若要實現大視場角則鏡片必須做得又厚又重 。 碳化硅的折射率高達2.6-2.7 ， 能在單層、超薄的鏡片上實現70度以上的寬廣視場角 ， 從物理層面解決了設備的笨重問題 。 同時 ， 碳化硅擁有僅次于鉆石的超高硬度 ， 這使其在納米級光柵刻蝕過程中能保持極高的結構精度 ， 有效抑制了因材料形變或加工誤差導致的彩虹偽影 ， 顯著提升了成像質量 。
其次 ， 還是憑借優異的熱管理與電氣效率 ， 碳化硅有望解決AR眼鏡的功能性難題 。 AR設備中的MicroLED等微顯示器為保證戶外可見性 ， 需要維持高亮度輸出 ， 但這會產生大量熱量 ， 影響元器件壽命和穩定性 。 碳化硅的導熱率遠超傳統玻璃上百倍 ， 可作為高效的散熱基板 ， 快速將顯示核心產生的熱量傳導出去 。 此外 ， 碳化硅在電源管理單元中更高的轉換效率 ， 有助于延長設備續航 ， 為實現“全天候佩戴”的終極目標提供支持 。
03國內廠商紛紛發力
而面對這些“未來可期”的市場 ， 國內的碳化硅廠商自然也有所動作 。
9月17日 ， 三安光電董事長林志強在公司線上業績說明會上透露 ， 在AI/AR眼鏡領域 ， 三安光電的Micro LED產品正與國內外終端廠商配合做方案優化 ， 已從技術驗證邁向小批量驗證階段 。
據介紹 ， 三安光電旗下湖南三安是國內為數不多的碳化硅全產業鏈垂直整合制造平臺 ， 產業鏈包括晶體生長—襯底制備—外延生長—芯片制程—封裝測試 ， 產品已廣泛應用于新能源汽車、光伏儲能、充電樁、AI及數據中心服務器等領域 。 目前 ， 湖南三安已擁有6英寸碳化硅配套產能16000片/月 ， 8英寸碳化硅襯底產能1000片/月、外延產能2000片/月 ， 其8英寸碳化硅芯片產線已于2025年Q2實現通線
9月11日 ， 天岳先進在互動平臺表示 ， 公司的碳化硅襯底可被廣泛應用于功率半導體器件、射頻半導體器件以及光波導、TF-SAW濾波器、散熱部件等下游產品中 ， 主要應用行業包括電動汽車、光伏及儲能系統、電力電網、軌道交通、通信、AI眼鏡、智能手機、半導體激光等 。 公司的碳化硅襯底經客戶制成電力電子器件 ， 該等器件最終應用于諸如電動汽車、AI數據中心及光伏系統等多領域的終端產品中 。
天岳先進成立于2010年 ， 專注于碳化硅半導體材料研發與生產 。 目前 ， 天岳先進是全球少數能夠實現8英寸碳化硅襯底量產、率先實現2英寸到8英寸碳化硅襯底的商業化的公司之一 ， 并于2024年11月全球首發12英寸碳化硅襯底 。 根據資料 ， 按2024年碳化硅襯底的銷售收入計 ， 天岳先進是全球排名前三的碳化硅襯底制造商 ， 市場份額為16.7% 。
9月9日 ， 晶盛機電發布投資者關系活動記錄表公告稱 ， 公司碳化硅襯底材料業務已實現6-8英寸碳化硅襯底規模化量產與銷售 ， 量產的碳化硅襯底核心參數指標達到行業一流水平 ， 并實現12英寸導電型碳化硅單晶生長技術突破 ， 成功長出12英寸碳化硅晶體 。 同時 ， 公司積極推進碳化硅襯底在全球的客戶驗證 ， 送樣客戶范圍大幅提升 ， 產品驗證進展順利 ， 并成功獲取部分國際客戶批量訂單 。
晶盛機電成立于2006年12月 ， 公司圍繞硅、藍寶石、碳化硅三大半導體材料提供光伏和半導體產業鏈裝備 ， 并延伸至化合物襯底材料領域 。 其主要產品包括各類晶體生長爐和硅片加工設備 。 除此之外 ， 晶盛機電還有半導體硅片材料的相關業務 。
04結語
據Yole預測 ， 2027年全球碳化硅功率器件市場規模將達到62.97億美元；TrendForce數據顯示 ， 其2023—2028年復合年增長率（CAGR）高達25%；沙利文則進一步預測 ， 2030年全球碳化硅襯底端市場規模將增長至人民幣664億元 。
碳化硅的“轉型”成功 ， 無疑源于其材料特性對AI、新能源等領域的適配 。 而新市場帶來的需求 ， 無疑也會引發國內外廠商的劇烈爭奪 。
這場預告了未來的好戲 ， 才剛剛開始 。
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