碳化硅（SiC）作为第三代宽禁带半导体材料，凭借耐高温、耐高压、高频特性，在性能上显著优于传统硅基器件，已广泛应用于新能源汽车、光伏储能、5G 通信等领域。随着 AI 算力进入指数级增长阶段，碳化硅更迎来全新增量空间 —— 成为破解高功耗芯片散热难题、支撑数据中心能效升级的核心材料，其产业链上游及技术领先企业将长期受益。
一、AI 算力爆发催生痛点，碳化硅成关键解决方案
AI 芯片功耗随算力飙升持续突破上限：英伟达 H100 GPU 功耗已达 700W，下一代 Rubin 处理器预计突破 1000W。传统硅中介层的性能瓶颈愈发凸显 —— 热导率仅 150W/mK，热膨胀系数（4.2ppm/℃）与芯片材料适配性不足，导致散热效率低下，直接引发芯片性能降频、可靠性下降。
碳化硅的材料特性恰好匹配这一需求：其热导率达 490W/mK（为硅的 3 倍以上），热膨胀系数（4.3ppm/℃）与芯片材料高度契合，既能高效散热，又能保障封装稳定性。在芯片封装领域，英伟达计划将 CoWoS 封装中的硅中介层替换为 SiC，实测显示：采用 SiC 中介层后，H100 芯片工作温度可从 95℃降至 75℃，散热成本降低 30%，芯片寿命延长 2 倍；同时，SiC 支持高深宽比通孔设计，可使互连距离缩短 50%，数据传输速度提升 20%，相当于为 AI 芯片搭建 “高速数据通道”。
从时间线看，2025-2026 年，第一代 Rubin GPU 仍沿用硅中介层，台积电将同步推进 SiC 封装工艺研发；2027 年起，SiC 中介层将正式导入 CoWoS 封装，初期产能预计满足 10% 的高端 GPU 需求。
二、800V HVDC 架构：碳化硅重塑 AI 数据中心能源体系
AI 算力的爆发式增长带动电力需求激增 —— 英伟达创始人黄仁勋指出，AI 服务器的电力消耗将增长近 100 倍。传统 54V 供电架构在功耗、空间利用率及转换效率上已接近极限，无法支撑 G 瓦级 AI 算力负载。
为此，英伟达计划于 2027 年全面量产 800V 高压直流（HVDC）数据中心架构，碳化硅成为该 “电力大革命” 的核心：采用 SiC 器件后，数据中心铜材使用量减少 45%，每 10MW 规模数据中心年均节电 120 万度，电费节省超 10 万美元，显著提升能源利用效率与成本效益。
三、产业链受益核心：上游材料占比高，技术迭代驱动增长
碳化硅产业链中，上游材料环节技术壁垒最高、价值量占比最大：衬底占器件总成本的 47%，外延片占比 23%，是核心受益环节。
当前，国内碳化硅衬底市场正经历 “6 英寸主导→8 英寸替代→12 英寸探索” 的技术跃迁，不同尺寸产品对应差异化需求场景：
6 英寸衬底：仍是国内主流，2024 年占衬底总出货量的 70% 以上，但受产能过剩影响，价格从 2022 年的 5000 元 / 片降至 2024 年的 2500-2800 元 / 片，已接近成本线，行业加速淘汰落后产能；
8 英寸衬底：作为 800V 高压平台电驱模块的核心材料，国内 70% 以上的车规级 MOSFET 采用该规格，2024 年车规领域需求占 8 英寸衬底应用的 60%，比亚迪、蔚来等车企通过英飞凌、博世等 Tier1 间接采购；
12 英寸衬底：代表全球碳化硅材料技术巅峰，可适配 AI 数据中心与新能源汽车下一代平台，比亚迪规划 2028 年推出基于 12 英寸衬底的 SiC-IGBT 模块，目标实现续航提升 10%、充电速度加快 20%。
四、核心受益企业：技术与产能双轮驱动，抢占长期赛道
1、天岳先进（A+H）：国内碳化硅衬底龙头，大尺寸产品领先
天岳先进是国内碳化硅衬底片核心厂商，长期聚焦车规级与功率器件领域，市场地位稳固：国内市占率超 50%（稳居第一），全球市占率 22.8%（位列第二）。其核心竞争力集中于大尺寸衬底技术与产能：
导电型衬底：国内市占率超 60%，8 英寸及以上产品占据主导地位，上海临港基地 2024 年实现 30 万片 / 年 8 英寸导电型衬底产能，直接供应比亚迪、蔚来等车企；
半绝缘型衬底：国内市占率约 40%，主要应用于 5G 基站与军工雷达，与华为、中兴建立长期合作，12 英寸高纯半绝缘衬底已用于 Meta 雷鸟 X3 Pro AR 眼镜；
技术突破：2024 年 11 月发布业界首款 12 英寸碳化硅衬底产品，良率较国内同行高 15%，成本低 30%，并已获梅赛德斯 - 奔驰、亿航智能等企业订单，覆盖车规器件与 eVTOL（电动垂直起降飞行器）耐高温材料场景。
2. 天富能源：天科合达潜在借壳标的，中低端衬底市场主导
天科合达是国内碳化硅衬底领域 “双雄” 之一，2025 年国内导电型衬底 6 英寸市场占比 70%（稳居第一），全球市占率 17.3%，成本与价格优势显著：8 英寸衬底成本仅为国际水平的 40%，6 英寸产品价格较进口低 30%-50%，主导国内中低端市场，同时与华为数字能源、阳光电源合作开发光伏逆变器方案，占国内光伏市场 45% 份额。
由于 2020 年、2023 年两次冲刺科创板受阻（业务问题导致撤回申请、注册制批文失效），借壳成为天科合达进入资本市场的关键路径。天富能源直接持有天科合达 9.09% 股份，大股东天富集团持股 11.62%，双方构成一致行动人，市场猜测天科合达或借壳天富能源上市。值得关注的是，2025 年 8 月底，天富能源原董事长与原总经理（距原定任期仍有 20 个月零 10 天）同步辞职，进一步引发 “为借壳铺路” 的市场预期。
若借壳成功，天富能源有望转型 “电网 + 半导体” 双主业模式，成为 A 股稀缺标的，市值预期达 400 亿元以上；天科合达则可获得上市融资平台，加速产能扩张（2025 年目标衬底产能 88 万片）。
3. 晶盛机电：碳化硅设备龙头，全链条布局打破国际垄断
晶盛机电是国内半导体设备领军企业，在碳化硅领域形成 “设备制造 + 材料生产” 双赛道优势，技术与产能均处于全球第一梯队：
设备端：覆盖切割、减薄、抛光全链条核心设备（如激光切割机、双面抛光机），实现国产化替代，支撑衬底加工成本降低 30%；国内主流衬底厂商（天岳先进、三安光电、士兰微等）均采用其 SiC 单晶炉，8 英寸设备交付量占国内新增产能的 70%；
材料端：子公司浙江晶瑞 SuperSiC 于 2025 年 5 月研发出 12 英寸导电型碳化硅晶体（直径 309mm），位错密度（TSD
产能与资本支持：2025 年 7 月，宁夏 56 亿元 8 英寸衬底项目开工，建成后将形成 60 万片 / 年产能，配套晶体生长与外延产线，目标 2026 年 Q2 达产；同时被纳入国家大基金三期重点名单，获超 20 亿元定向投资，用于 12 英寸设备研发与产能扩张。
注意事项
本文所分析的碳化硅在 AI 领域的应用价值、产业链机遇及企业竞争力，均基于长期产业逻辑，需结合技术迭代节奏、产能释放进度及市场需求变化动态观察。
