半导体与半导体生产设备行业深度报告：新旧动能切换供给竞争转势，碳化硅衬底进击再成长.pdf

半导体与半导体生产设备行业深度报告：新旧动能切换供给竞争转势，碳化硅衬底进击再成长。

AI 浪潮新瓶颈：性能与散热的约束困境

算力需求爆发式增长正遭遇三重刚性约束：经济层面，制程升级对应晶圆成本不断增加，设计 投入也在持续提升，投入产出比恶化；技术层面，晶体管微缩逼近原子尺度，量子隧穿与漏电 效应凸显，单线程性能增长速度逐步放缓；性能层面，多核堆叠虽提升算力总量，却导致 GPU 功耗普遍突破 400W，未来整体功耗或将逐步突破千瓦大关，局部热流密度剧增带来的“功耗 墙”成为制约频率提升与长期稳定性的核心瓶颈。先进封装在提升集成密度的同时，进一步放 大散热挑战，热量积聚引发动态降频、封装翘曲及可靠性风险，倒逼产业将热管理从辅助环节 升维至系统级创新核心，性能与散热的动态平衡已成为 AI 硬件迭代不可逾越的关键分水岭。

碳化硅：从新能源域降维而来的散热材料

碳化硅历经新能源汽车、光伏逆变器等高可靠性场景十年验证，其材料基因正高效“降维”赋 能算力散热：热导率 4.9 瓦每厘米开尔文（约为硅的 3 倍）、低热膨胀系数与高杨氏模量，使 其在中介层应用中兼具卓越导热性与结构稳定性；激光辅助通孔技术可精准构建高纵横比三维 热通道，显著优化热流路径；应力测试证实其在径向应力与轴向应变控制上全面优于硅基方案。 相较金刚石（热导率 10 瓦每厘米开尔文），碳化硅规避了生长速度慢（每小时仅 1–2 微米）、 加工成本高、掺杂工艺难等产业化障碍，依托 6–8 英寸晶圆成熟产线与工艺兼容性，实现“性 能-成本-量产”三角平衡，技术迁移风险低，产业化路径清晰可行且具备规模化落地基础。

算力高增+擢升在即，碳化硅市场进击再成长

碳化硅产业迎来“需求扩容+供给重构”历史性拐点：需求端，AI 芯片散热催生全新增量市场 ——台积电 CoWoS 产能 2026 年将达 100 万片每月，若 30%采用碳化硅方案，潜在空间超 10 亿美元；叠加新能源基本盘稳健增长，行业进入双轮驱动高增通道。供给端，国内头部企业率 先突破 12 英寸衬底全品类研发与中试验证，产能规划加速落地；而海外龙头 Wolfspeed 因持 续巨额亏损进入破产重组，全球供应链主导权加速向中国转移，同时经历多年竞争，国内供给 格局更为清晰。在此格局下，具备技术壁垒、垂直整合能力与客户深度绑定的龙头企业，将充 分攫取“算力β+国产α”双重红利，推动碳化硅从材料供应商跃升为算力基础设施核心赋能者。