2025年电子行业：碳化硅高速增长的前夕，功率渗透率提升与AI+AR双轮驱动

1、SiC 材料第一性决定其适用于能源、AI、AR 和射频产业

碳化硅（SiC）作为第三代宽禁带半导体，凭借其在击穿电场、禁带宽度、热导率、电子饱和 漂移速度和折射率等方面的突出优势，正全面渗透新能源、AI、通信、AR 四大产业，成为推 动技术升级与效率革命的关键支撑。 在新能源领域，SiC 凭借其耐高压、耐高温，能量损耗低的特性，是实现“高效节能”的核 心器件。在电动车上，SiC 模块缓解用户“里程焦虑”和“充电焦虑”。光伏和储能方面，逆 变器和变流器助力能耗的节约和风光电消纳能力的提升。 AI 产业中，一方面，SiC 器件可支撑 800V 乃至更高电压的配电架构：在变电站 AC/DC 整 流、固态变压器和中压 DC/DC 转换环节中发挥关键作用。另一方面，基于其高导热性，有 望破解摩尔定律趋于极限下先进封装散热难题。 AR 产业中，SiC 由于其高折射率助力终端设备拥有更广阔视场角、并解决彩虹纹问题。在 AR 眼镜的轻量化、全彩化和长续航中，SiC 扮演着重要角色。 在射频领域，由于 SiC 衬底具有散热性能好，开关频率较高等优势，有望成为 5G-A 与 6G 时代射频芯片衬底的重要发展方向。

2、打破硅基局限，SiC 撑起新能源产业的“超高效时代”

2.1 电动车 800V 高压平台加速渗透，SiC 材料具有性能优势

电动车 800V 高压平台+超级快充，可以实现“充电 10 分钟，续航 300 公里以上”，在解决 用户“充电焦虑”的同时也提升了能源利用效率，进而改善续航里程，其中，SiC 起到关键 作用。

800V 高压平台是新能源车电驱系统发展的主流方向，高压化的背后，本质上是材料与器件 的革命。从 400V 到 800V，再到未来的 1000V 平台，电压等级的提升带来的是续航里程的 增加、电机体积的减小以及充电速度的显著提升。从原理上看，“功率=电压×电流”，要解决 “充电焦虑”的问题，一是提升电流，通常通过增加线束截面积，使得线缆的重量、铜耗、 发热都成倍上升，因而传统 400V 平台容易出现电流过大导致发热、损耗上升的问题。二是 提升电压，由 400V 系统升高到 800V 系统后，功效提升。但在 800V 高压下，由于材料特性 的限制，Si-IGBT 器件的导通损耗、开关损耗都有显著的上升，难以满足性能提升的需求， SiC 成为优选材料。

价格高是过去影响高压平台渗透的关键因素，伴随着技术成熟和成本下降，800V 高压平台 正从高端市场快速走向大众市场。截至 2025 年 8 月，800V 高压平台正在新能源车中的渗透 率达 11.17%，并从价格段上，已下沉至 10-15 万元的区间。

800V 不是 SiC 应用的终点。一方面，为了保证安全性，SiC MOSFET 的耐压等级相对于新 能源车电压平台具有冗余，例如，400V 的平台需要的功率器件耐压等级为 650V，800V 的 平台对应 1200V 的 SiC MOSFET。另一方面，电动汽车系统电压向千伏平台跃升，为匹配 整车电压，SiC 芯片与模块的耐压等级也同步提升至 1500V–1700V。例如，比亚迪已成功 自研并量产 1500V SiC 功率芯片。

2.2 SiC 具体用在新能源车的哪个部分？

所谓的 800V，或千伏高压平台，电压的提升最主要体现在主驱逆变器中。SiC MOSFET 的 高频开关特性、低导通电阻的特性能降低能量损耗，高电流密度助力系统小型化，电驱尺寸 得以大幅减少，进而噪声音量也会降低，还能减少整体电机系统的磨损。此外，SiC 具有 175–200℃耐温能力，能更好地进行散热。 伴随着主驱逆变器电压等级提升，DC-DC 转换器也需要采用 SiC MOSFET，进而高效地将 800V 母线电压降至 12V/48V 低压，为车身电器供电；OBC（车载充电机）则需要直接应对 800V 的电池充电需求。此外，由于电动车不同于传统燃油汽车，其空调压缩机不仅要承担座 舱热管理，还要承担电池系统和电机电控的热管理，采用 SiC MOSFET，空调压缩机在提高 轻载效率的同时，减少了能量损耗，增强了整体能效。因此，在小米 Su7 的“全 SiC 方案” 中，空调压缩机也选用 SiC。

2.3 SiC 在新能源车的需求测算

对于 SiC 衬底在新能源车的需求，我们通过“新能源车销量×高压平台（SiC）渗透率×单 车 SiC 衬底需求量”来进行测算。

新能源车销量： 全球新能源汽车市场仍处于快速增长阶段。根据五矿证券基于乘联会相关数据预测， 2024 年全球新能源汽车销量为 1787 万辆，预计到 2030 年销量约为 3872 万辆， CAGR~13.8%；2030 年，中国新能源汽车销量约为 2723 万辆，约占全球的 70%， CAGR~13.3%。

SiC 在新能源汽车中渗透率： 根据盖世汽车预测数据，预计 2030 年我国新能源汽车中，800V 高压平台渗透率约为 33.5%。由于高压平台（≥800V）中，SiC MOSFET 几乎必选项，因此将 2030 年 800V 渗透率 33.5%作为中国新能源车中 SiC 渗透率。 根据 Yole 预测数据，2030 年全球新能源汽车中，800V 高压平台渗透率约为 31%。

SiC 衬底片的单车需求量： 根据上述小米 Su7 方案可知，在 800V 平台下，单车 SiC MOSFET 需求量约为 90 -140 颗；根据行家说三代半数据，在千伏高压平台下，三电机方案的主驱逆变器需要 165 颗， 较小米 Su7 的双电机方案约增加 50 颗，再加上 DC-DC 转换器、空压机电控等所需要 的 SiC MOSFET，合计用量约 190 颗。假设一片 6 英寸晶圆大约能切出 360 颗左右的 SiC MOSFET（参考行家说 1200V 的规格），单电机/双电机/三电机的新能源车对应的 SiC 衬底需求分别为 0.26/0.39/0.53 片，假设到 2030 年按照 10%/30%/60%的比例划 分，预计到 2030 年单车所需 SiC MOSFET 为 0.32 片/车。

综上所述，我们预计 2030E，全球新能源车，SiC 衬底（6 吋当量）年需求量约 432 万片， 2024-2030E，CAGR~45%；2030E，中国新能源车，SiC 衬底（6 吋当量）年需求量约 328 万片，2024-2030E，CAGR~44%。

2.4 新能源汽车高压直流充电桩成为 SiC 需求增长的又一催化剂

当新能源汽车 800V/千伏高压平台渗透率提升的同时，需要匹配相应的高压直流充电桩，来 提升充电速度。充电桩分为直流充电桩和交流充电桩。交流充电桩（AC）是一种慢充充电桩， 输出单相/三相交流电，通过车载充电机（OBC）转换成直流电给车载电池充电，功率较小， 充电速度较慢。直流充电桩（DC）是一种快充充电桩，直流充电桩直接输出大功率直流电， 省略交流充电时车载 OBC 转换环节，可大幅缩短充电时间。从车厂超充方案来看，华为、 比亚迪、特斯拉、极氪、岚图等企业已加入兆瓦快充领域。

从技术实现上，直流充电桩一方面依靠电源模块的并联堆叠组合数量的增加，来实现高功率 的充电需求，以 25kW 充电桩模块为例，需要并联 6 个模块实现 150 kW 充电桩功率；另一 方面，直流充电模块也在向着高功率、高密度的方向发展。

在上述高压直流充电桩方案下，SiC 器件凭借其耐高压、散热性能好等材料特性成为突破直 流快充桩技术瓶颈的关键路径。当电源模块最大工作电压达到 800V 及以上，其功率半导体 耐压等级需提升至 1200V 以上，SiC 成为首选。根据英飞凌报告显示，在 1200V 的方案中， 用 SiC 替代 Si，能够提高功率密度的同时简化电路。 充电桩的建设与国家政策密切相关。2025 年下半年出台的三个政策，既体现了对高压直流充 电桩的支持，要强调了能效水平，给 SiC 带来机遇。

2025 年 6 月 13 日，国家发改委等四部门联合发布《关于促进大功率充电设施科学规划 建设的通知》，要求到 2027 年大功率充电设施单枪（250kW）超过 10 万台。

2025 年 9 月 24 日，国家发展改革委等部门关于印发《电动汽车充电设施服务能力“三 年倍增”行动方案（2025—2027 年）》。首先方案从充电桩总量上提出指引：到 2027 年 底，在全国范围内建成 2800 万个充电设施，提供超 3 亿千瓦的公共充电容量，满足超 过 8000 万辆电动汽车充电需求。其次，强调高压直流充电桩的渗透率：开展交流充电 设施、800 伏以下电压平台充电设施的更新改造；到 2027 年底，全国城市新增 160 万 个直流充电枪，其中包括 10 万个大功率充电枪；到 2027 年底，在高速公路服务区新建改建 4 万个 60 千瓦以上“超快结合”充电枪，鼓励建设大功率充电设施。

2025 年 10 月 5 日，国家市场监督管理总局批准发布了 GB46519-2025《电动汽车供电 设备能效限定值及能效等级》，新国标将直流充电设备能效分为 3 个等级，其中一级能 效要求整桩加权效率不低于 96.5%，该标准将于 2026 年 11 月 1 日起正式实施，而能 将充电桩效率提升至 97%以上的 SiC 方案，则成为达标的关键路径。

2.5 高压直流充电桩所需 SiC 需求量测算

我国充电桩增速： 1） 公共充电桩：2025-2027 年复合增速超 20%。 据中国充电联盟数据，2024 年 12 月，公共充电桩保有量为 357.9 万台，较 2023 年 12 月（272.6 万台）增加 85.3 万台，即 2024 年新增公共充电桩 85.3 万台。 截至 2025 年 10 月底，公共充电桩额定总功率达到 2.03 亿千瓦，对应的公共充电桩保 有量为 453.3 万台。假设到 2027 年要实现 3 亿千瓦的目标，即未来两年合计需要增加 约 227 万台，新增公共充电桩的年复合增速约 20.6%。 2） 直流充电桩在公共充电桩的占比超 45%。 据中国充电联盟数据，截至 2025 年 3 月，公共充电桩保有量为 390 万台，其中直流充 电桩为 178.5 万台，约占 45.8%。直流充电桩基本都为公共充电设施，加之政策提出交 流改直流方案，力推大功率充电设施建设，直流充电桩复合增速有望超 20%。

高压直流充电桩所需 SiC 需求量测算假设：

中国公共充电桩增速： 2025-2027 年，在政策驱动下，公共充电桩按照上述 20.6%的复合增速来进行预测；假 设 2028E-2030E 延续公共充电桩的增长趋势，即到 2030 年公共充电桩和新能源车的 新增量车桩比为 10：1，还存在车桩比下降的空间（根据恒瑞达数据，公共充电桩和新 能源车的车桩比 6：1 是较为合理的水平），即保持该增速增长具有可行性。

中国直流充电桩在公共充电桩中的占比： 直流充电桩在公共充电桩的占比。由于在 2030 年以前，电网仍以 UPS 或 HV DC 为主 导，因此假设 2025-2027 年，直流充电桩占比每年提升 1%。

SiC 在直流充电桩中的渗透率： 当前 SiC 在直流充电桩中渗透率类比 240kW 功率以上占比，即约 15%。假设用高压快 充（240kW 及以上）的渗透率来类比 SiC 渗透率，则根据中国充电联盟数据，约占公 共充电桩的 6.7%，即直流充电桩的 15%。未来大功率趋势明确，根据 Yole 数据，2029E 大功率占比~45.8%，假设到 2030E~48%，作为 SiC 渗透率的参考值。

SiC 在直流充电桩中的单位用量： 由于上述分析已说明，直流充电桩一方面依靠电源模块的并联堆叠组合数，来实现高功 率的充电需求，根据行家说报告，350kW 以上完全采用 SiC，已知英飞凌 30kW 的电源 模块需要 8 颗 SiC MOSFET+28 颗肖特基二极管，假设 350kW 的电源模块需要 96 （12x8）颗 SiCMOSFET 和 336（12x28）颗肖特基二极管。对应的 6 吋 SiC 晶圆能够 生产 360 颗 SiC MOSFET 和 10000 颗肖特基二极管。伴随兆瓦快充趋势，SiC 需求量还有 3 倍以上的增长空间。

全球充电桩相关情况： 由于缺乏全球高压直流充电桩相关数据，参考百谏方略（DIResearch）对于全球充电桩 的统计和预测数据，我们假设中国在全球新能源车充电桩中的销量占比即为 6 吋 Si C 衬底的 需求占比，即 2024 年中国占比 63.90%，2030E 中国占比 56.78%。

综上所述，我们预计 2030E，全球新能源车充电桩，SiC 衬底（6 吋当量）年需求量约 51万 片，2024-2030E，CAGR~57.3%；2030E，中国新能源车，SiC 衬底（6 吋当量）年需求量 约 29 万片，2024-2030E，CAGR~54.2%。

2.6 SiC 成为光储一体化的高效能引擎

在光伏发电环节，SiC 主要应用于光伏逆变器中。光伏逆变器的核心功能是“直流→交流”。 太阳能电池板（单晶硅、多晶硅电池等）产生不稳定的直流电（DC），光伏逆变器需将其转 化为符合电网或负载要求的交流电（AC）。 除了发电环节，SiC 还可用在储能系统的变流器（PCS）中。当光伏系统发电量有富余时， 储能变流器先将电网或负载的交流电反向转换为直流电，存储至储能电池中；待用电高峰或 光伏发电不足时，再将电池的直流电重新逆变为交流电，回馈至电网或供给负载。在此双向 转换过程中，SiC 器件的高频特性与耐高压能力可以提高效率。

光伏逆变器+储能变流器所需 SiC 需求量： 根据 Yole 报告预测，2030E，全球光伏+储能折合 6 吋 SiC 衬底年需求量约 95 万片，2024- 2030E，CAGR~30%。 我们假设，中国光储市场对 SiC 需求量基于 2025-2030E 新增光伏和储能装机量在全球的占 比来推算。参考光伏行业协会、头豹产业研究院和 IEA 数据，2030E 全球光伏新增装机容量 将突破 1,000GW，中国光伏新增装机容量约 340GW，2024-2030E 中国在全球光伏新增装 机量的比例在 32%~50%区间波动。参考 CNESA、BNEF 数据，2030E 全球储能新量 231GW， 中国新增储能装机量 120GW，2024-2030E 中国在全球储能新增装机量的 50%上下波动。

综合上述数据，我们谨慎假设，中国光伏+储能所需 SiC 衬底的需求约全球 32%，测算得， 2030E，中国光伏+储能折合 6 吋 SiC 衬底年需求量约 30 万片。

3、能耗砍半、散热升级，SiC 激活 AI 产业潜力

在 AI 数据中心领域，SiC 器件主要应用于 AI 功率器件和散热层。在 AI 功率器件方面，SiC 器件将用于 AI 数据中心的两大电能转换环节。一是电网到数据中心电流转换。二是数据中心 内部电流转换。在散热层方面，SiC 主要作为 CoWoS 技术的中介层，也有望进入基板和热 沉环节。

3.1 SiC 是 AI 数据中心电源系统升级的钥匙

自 2022 年生成式 AI 大模型爆发以来，算力需求呈现指数级上升，这推动了单位算力下硬件 的性能提升与成本下降，也带来了 AI 算力基础设施建设的高速增长。一方面，性能提升与单 位算力成本下降的趋势下，芯片和机柜功耗都开始向高密度化演进：英伟达 A100（400W） 到 H100（700W）再到 B200（1000W），到 2028 年将预计达到 R300（3000W），再加上风 冷或液冷系统，单位机柜功耗从传统数据中心的 4～6kW 逐渐增加至 AIDC 的 20～40kW， 未来逐步发展至 40～120kW，随着英伟达 2030 年 Rubin Ultra 等下一代架构的推出，Verti v 预计，服务器机架密度（衡量机架内产生的功率和热量的指标）预计将超过 1000kW。

另一方面，数据中心装机量加速增长。根据 IEA 数据统计与预测分析，预计 2025 年全球数 据中心总装机量有望达到 114.3GW，由于宏观环境的不确定性，乐观假设下，预计 2024- 2030 年，CAGR 约 21%，在悲观假设下，CAGR 约 8%。

但当前数据中心电源系统能效低，终端服务器仅 50%的电能得到有效使用，因此，在 AI 对 计算资源和电力消耗需求不断升级的背景下，AIDC 正颠覆性地改变电力系统架构，对 A I 电 源的稳定性、可靠性和效率提出了更高的要求。

问题一：SiC 功率器件主要用在 AIDC 电源系统的哪些环节？ SiC 功率器件主要用于供电体系层中，UPS/HVDC/SST 等电源所需的 PFC、逆变器、整流 器；AC-DC 转换中的 PSU。从架构上看，AI 服务器电源系统可分为三层：供电体系（UPS、 PDU 等外部电源设备）、AC-DC 转换（一级电源，AC-DC，220V-48V，PSU、BB U 等机箱 内交流转直流模块）和 DC-DC 转换（48V-12V-1V 板级与芯片级稳压模块）。

供电体系：UPS 架构（AC-DC-AC）：目前，传统的服务器架构以 UPS 为主，主要分为“UPS - AC/DC - DC/DC”三级架构。UPS(不间断电源，Uninterruptible Power Supply)，是一种电力保护设 备。电子信息系统运行时，允许断电持续时间是 0～10ms，当断电时间超过 10ms 时，电子 信息系统将中断运行，数据和信息丢失。为了保障对电子系统的持续供电，UPS 电源先将交 流转为直流，存储至蓄电池，然后再由蓄电池放出的直流电转回交流电，从而实现对负载不 间断供电的过程。 UPS 拓扑结构主要由整流器、逆变器、旁路/逆变静态开关（STS）、电池组等购成。 HVDC 架构（AC-DC）：相较于 UPS，HVDC 在前端的输配电环节和 AC 转 DC 环节变化不 大，但取消了逆变环节，将三相交流电经整流器转换为直流电，在蓄电池中充放直流电，为 IT 负载直流供电。相比 UPS 方案，HVDC 方案优势在于无需利用逆变器进行转换，在降低 故障发生概率的同时降低电耗，能够提高的电力系统的稳定性，降低系统成本。劣势在于当 前 HVDC 渗透率相对较低，以及行业生态没有 UPS 成熟。 HVDC 拓扑结构主要由交流配电单元、整流器、蓄电池组、电池管理单元、直流配电单元、 绝缘监测单元及监控模块组等构成。采用 SiC 整流器能够提升功率密度，减少散热需求，实 现系统效率的提升。

巴拿马电源架构（AC-DC）：巴拿马电源是在 HVDC 的基础上进一步优化。相较于传统 HV DC， 巴拿马电源是将 HVDC 前端的工频变压器改成移相变压器并集成至电源内部，柔性集成了交 流 10kV 配电，工频变压器，模块化整流器和输出配电等设备。将 HVDC 的传统变压器改为 移相变压器，采用多脉冲形式减少副边绕组短路电流，为整流模块提供了相位各异的交流输 入，使得整流后的直流电谐波含量大幅降低，能够有效抑制谐波，节省整流电源模块的无功 补偿及滤波回路装置，带来了供电效率的改善。 巴拿马电源在拓扑结构上，由移相变压器柜、整流输出柜、交流分配柜(常规不配置,当要求配 置交流 380V 输出时提供该柜)等组成。 SST 架构（AC-DC）：SST（固态变压器，Solid State Transformer）方案简洁性突出，通过 可将 10 千伏交流电直接转换为 800 伏直流电，也可接入多种直流设备，无需滤波和无功补 偿环节，理论效率优势显著。 SST在拓扑结构上，包含电力电子电路（MOSFET、IGBT）、高频变压器等。SST 的高频变 压器较传统工频变压器频率大幅提升，体重与质量大幅下降。不管是巴拿马电源，还是传统 工频变压器，原理相近，都采用硅钢片作为磁芯材料，铜线作为绕组，工作频率均为低频的 50/60HZ。而 SST高频变压器摆脱了传统变压器“V=4.44×频率 f×匝数 N×磁通密度 B×磁芯 截面积 A”远离下，电压需要大幅增加线圈匝数等的限制，采用绝缘设计和纳米晶、铁氧体磁 芯使得其能够在高频下工作（如 20kHz），从而承受更高电压。 SiC MOSFET 以其耐高压、高频、高温的特性，成为 SST中的核心部件。AC/DC 级采用单 相 PFC 拓扑，功率器件选用大功率 Si IGBT或 SiC MOSFET，实现整流和功率因数校正作 用，采用 SiC 器件可以提升 AIDC 的开关频率，进一步减少网侧电流谐波含量；DC/ DC 选用 SiC MOSFET，由一个跟输入级连接的逆变器、谐振电容、谐振电感高频变压器和整流器组 成，通过谐振变换实现功率传输。

PDU（配电单元，Power Distribution Unit）: 负责将上游电源分配到机柜和机架的 IT 设 备：将三相电分配为单相，并监控将输入到 IT 机架的电力。AIDC 中机柜内部或列头柜所使 用的 PDU 相比传统 DC 功率更高，支持更多路数、更大电流。

AC-DC 转换：三代半 SiC 及 GaN 加速渗透

PSU（电源供应单元，Power Supply Unit）:将交流电转换为直流母线电（通常为 48V）供后续 DC-DC 模块使用。AI 服务器电源（PSU）遵循 OCP ORV3 标准，随着 GPU 功率的提 升，服务器电源的功率密度也在不断提升。5.5kW 电源已随 GB200 出货开始放量，而 8-12kW 更高功率电源有望伴随下一代 Rubin 进入市场。 此外，在 AI 驱动下，单个 PSU 的功率密度不断提升，架构上也从传统的单个 PSU，到电源 架（Shelves，PSU +外壳+控制与连接组件），并在 2026H2，伴随 Rubin 架构的推进，有望 走向电源柜（sidecar，配电单 PSU 架+电池备份单元（BBU）+电容组单元）。

从拓扑结构看，PSU 主要包括整流桥、PFC 模块（功率因数校正）、EMI 滤波器、高频变压 器等。PSU 中的功率器件目前仍以硅基 MOSFET 为主流，第三代半导体功率器件（Si C、氮 化镓）正加速渗透，凭借在高功率密度、高频率和高能效设计中的优势，有望逐步成为下一 代 AC/DC 电源设计的关键驱动力。主要体现在：1）在 PSU 前端 AC-DC 变换或 800V 高压 DC-DC 变换中，典型拓扑如 PFC 和整流器等，需要高耐压低损耗的开关器件，SiC 成为首 选材料；2)在 DC-DC 和次级转换的应用，GaN 器件通常工作电压较低（多数为 650V 及以 下），但开关速度更快、栅极电荷和输出电容更小，非常适合用于中压以下的高频变换。

DC-DC 转换

DC-DC 模块是集成于服务器基板上的关键电源单元，其主要功能是通过 IBC（Intermediate Bus Converter，中间总线转换器）将上游供来的 48V(大部分)直流转换为中间母线电压（12V）， 再由 POL（Point of Load，负载点稳压器）转换为芯片（如 CPU、GPU、存储等）所需要的 超低电压。该阶段芯片主要承担高频功率转换、多相协同控制及系统级电源管理等功能功能， 因此主要采用 GaN 或 Si 器件。

问题二：SiC 功率器件价值量及对应衬底需求如何？ 综上，SiC 在 AI 数据中心功率器件市场前景广阔，主要应用在 UPS、HVDC、SST 的整流 器、逆变器及 FPC 等功率器件，并随着高压直流渗透率提升，SiC 功率器件在“AC-DC” 的用量递增。

根据 Navitas，预计 2030 年”GaN+SiC”器件在 800V AI 数据中心的固态变压器（SST）、800V DC-DC 转换和 48V DC-DC 转换的 TAM（Total Addressable Market，总体潜在市场）预计 达 26.6 亿美元，其中，SiC 相关环节占比约 33%，即 8.3 亿美元。

参考 Navitas 测算模型中 800V 的渗透节奏，以及 IEA 预测的中国数据中心装机量在全 球的占比（从 2024 年的 24%→2030 年的 28%），我们对 AI 数据中心所需的 SiC 衬底 （折合 6 吋）市场需求进行测算，预计 2030 年，全球 AIDC 所需 SiC 衬底为 72.8 万 片，中国市场所需为 20.4 万片。

3.2 SiC 导热性能优异，有望作为芯片封装的散热材料

根据行家说三代半公众号信息，英伟达计划在新一代 GPU 芯片的先进封装环节中采用 SiC 衬底，作为中介层材料。根据集邦化合物半导体，台积电正计划将 12 英寸单晶 SiC 应用于 散热载板，取代传统的氧化铝、蓝宝石基板或陶瓷基板。

问题一：SiC 在 AI 算力芯片散热方向的具体应用是哪些？1）散热载板（Carrier），由导电型 SiC 取代之前的 Si；2）中介层（Interposer），由半绝缘型 SiC 取代 Si 或者 RDL（Redistribution Layer，再布线层）；3)微通道（Microchannel），通过 SiC-相变材料复合，在通道附近嵌入相变材料实现短期热缓冲。

问题二：为什么采用 SiC 作为 AI 芯片散热材料？是否还有其他技术路线？ 首先，从材料的第一性来看，SiC 的热导率显著领先于硅、氮化镓、氮化铝、玻璃等材料， 虽然在热导率方面金刚石具有更领先的优势，但目前生长和制造工艺不够成熟，而 A I 算力芯 片的散热问题迫在眉睫，因此 SiC 在散热、结构强度、生产工艺上，有望成为先进封装中散 热材料（中介层、基板、微通道）的最优解。目前，SiC 中介层的大规模应用仍面临挑战： 一是成本壁垒，由于目前大硅片均以 12 吋为主，因此作为散热材料的 SiC 也需要匹配到 12 吋，但目前 SiC 12 吋衬底量产技术不够成熟；二是加工壁垒，SiC 莫氏硬度达 9-9.5，切割 和加工难度大、流程复杂，相关设备尚未完全就绪。

问题三：SiC 衬底在 AI 算力芯片散热方面的需求如何？ 随着 AI 对算力的需求快速提升，SiC 中介层的市场需求也将逐步释放。 CoWoS 产能： 根据 Fubon Research 预测数据，预计到 2026 年，台积电 CoWoS 年产能为 108 万片。基 于台积电现有产能，我们假设到 2028E 满产，即年产能 160 万片，对于 2029E/2030E，谨 慎假设按照 YOY+10%进行预测。 SiC 中介层渗透率： 结合英伟达芯片推出的节奏（3-5 年的迭代周期），2026 年和 2027 年分别推出 Rubin 和 Rubin Ultra，我们预计 2026 年 SiC 衬底在散热方面的需求量将出现明显提升。在尚不考虑基板和 热沉的 SiC 替代，仅考虑 SiC 使用一层（中介层）的渗透率，我们假设从 2026 年的 5%提 升至 2030 年的 80%。 中国所需先进封装产能： 参照 IEA 预测的中国数据中心装机量在全球的占比，我们假设中国所需的先进封装产能从 2024 年的 24%提升到 2030 年的 28%。 综上所述，我们预计 2030E，全球先进封装中介层所需的 SiC 衬底（6 吋当量）年需求量约 620 万片；2030E，中国所需的先进封装产能对应的 SiC 衬底（6 吋当量）年需求量约 173 万片。若在先进封装的基板层和热沉领域有所推进，用于 AI 芯片散热的碳化硅衬底将迎来 更加广阔的市场空间。

4、半绝缘 SiC 衬底是 5G-A 与 6G 射频通信芯片的必然选择

伴随数字化、AI 的发展，信息的交互指数级增加，这给无线通信信息传递的速率带来了更高 的要求。从 5G 到 5G-A、6G,无线通信所需要的电磁波频率越来越高，因为高频段可分配的 带宽更宽；根据香农定理，带宽越宽，相同信噪比下通信速率越高，故高频段通常支持更高 速率（但需克服传播损耗）。 GaN-on-SiC 的方案，充分发挥了氮化镓和 SiC 各自的优势，在 5G-A 与 6G 时代，有望成为 市场的主流选择。GaN-on-SiC 是指使用外延技术在 SiC 衬底上生长一层氮化镓薄晶体层的 结构。氮化镓和 SiC 二者相辅相成，SiC 拥有极高的热导率，作为衬底能快速导出氮化镓功 能层工作时产生的热量，解决 GaN 自身散热差的短板，避免器件因过热失效。氮化镓作为功 能层，其宽禁带、高电子迁移率等特性可以更好地实现信号放大、电能转换等核心功能。

根据 Yole 预测数据，预计到 2029 年，用于射频器件的 6 吋半绝缘型 SiC 衬底需求量将达到 14.9 万片，2024-2029E，CAGR ~11%，由于 2030 年起，伴随 6G 推进，GaN-on-Si C 有望 起量，假设 2030E YoY+15%，则 2030 年全球半绝缘型 SiC 衬底需求量约为 17 万片。根据 国资小新数据，中国 5G 基站约占全球的 60%。假设用 60%来作为中国对射频用半绝缘型 SiC 衬底需求量占比，预计 2030 年中国需求量为 10 万片。

5、SiC 降本是 AR 产业壮大的必备要素

移动硬件终端的变革往往伴随着交互模式的革新，AR 眼镜有望成为“下一代移动硬件终端”。 20 世纪末的主机、PC，通过鼠标和键盘来实现交互；21 世纪初的按键手机、智能触屏手机 在增强便携性的同时，通过手指直接操作界面，进一步优化交互模式。AR 眼镜，作为突破了 手机、电脑等物理屏幕边界的终端硬件，能够将虚拟信息叠加到现实世界中，让用户无需依 赖手持设备，即可通过语音、手势、眼动等方式交互，但目前上存在续航时间较短，价格高 等产业化不够成熟的地方，因此，我们在 2025-2030 年，对 AR 眼镜，暂且定位为智能穿戴 设备。

光学显示系统是 AR 眼镜的核心，约占整个 AR 眼镜成本的 40%+。当前业界对 A R 眼镜光 学显示系统的技术发展路径基本确定为表面浮雕衍射光波导。表面浮雕衍射光波导从技术上 看，是通过纳米压印或刻蚀技术，将模板上的图案转移到基片上，借助衍射原理，使光线通 过表面浮雕光栅被精细地分束并耦入波导片。在波导片内部，光线经过全反射后，再由表面 浮雕光栅耦出，直接进入人眼。

SiC 材料具备高折射率，成为 AR 眼镜镜片的理想材料。SiC 材料相较于玻璃有更高的折射 率，常规折射率在 2.7，高于有树脂和玻璃不到 2 的水平。因此 SiC 光波导片制程的 A R 眼 镜具有更广阔的视场角，还具备全彩集成特性，能够更好地实现 RGB 色彩通道的单层集成， 解决彩虹纹效应，进而在实现全彩的应用下，大幅降低设备的重量、厚度。

但是目前 SiC 产品价格较高，制约了 SiC 光波导片在市场的渗透率。但从长期来看，Si C 能 解决 AR 眼镜商业化过程中的重要痛点，且随着 SiC 产业链的愈加完善，尤其是材料端大尺 寸化进展，产能扩张和良率提升实现低成本产品出货后，AR 眼镜市场空间将更广阔。

AR 眼镜市场规模测算

目前推出的 AR 眼镜通常已集成 AI 眼镜的功能。AI 眼镜需要的算力和控制功能主要集成在 手机上，考虑目前 AI 眼镜的价格在千元以上，因此将其作为高端手机配件（智能穿戴设备） 来定义。AR 眼镜在 AI 眼镜的功能上增加了增强现实的显示功能。 假设一，将 AI 眼镜用户，作为手机配件中的高端用户群体来定义： 根据 Wellsenn XR 数据，2024 年全球/中国 AI 眼镜的销量分别为 153/6.4 万台，2025 年 Q 1- Q3 全球销量分别为 60/87/165 万台，预计全年销量 700 万台，和 TWS 初期渗透规模基本一 致。 TWS 耳机作为手机配件，具有听音乐等功能，与目前 AI 眼镜所包含的音频功能有相似性， 且经过连续 6 年的增长以后，市场规模趋于稳定，约为 2024 年全球手机销量（12.4 亿台） 的 25%（约 3 亿台）。根据 Counterpoint，2024 年中国智能机≥$600 的比例约为 28%，假 设高端用户约占 30%，我们预计 2030E AI 眼镜销量空间~0.9（3x30%）亿台。 根据 Wind 和 Canalyst 数据，2024 年中国手机销量 2.85 亿台，约占全球的 23%，假设作为 手机配件的 AI 眼镜在中国的占比约为全球的 25%。 假设二，将 AR 功能的 AI 眼镜渗透情况，参考 TrendForce 预测数据推算： 根据 TrendForce 预测，全球 2030 年 AR 眼镜销量约为 3210 万台，年复合增速约为 94.1%。 根据 TrendForce 预测，2030 年中国出货占比约 50%。 假设三，AR 眼镜在 AI 眼镜的渗透率不断提升，将采用 SiC 光波导片的 AR 眼镜用户，作为 AR 眼镜中的高端用户定义： 由于 SiC 光波导片价格更高，我们假设购买 SiC 光波导片 AR 眼镜的渗透率为 AR 眼镜用户 的 30%，预计 2030 年全球 SiC 光波导片 AR 眼镜销量 963 万副。 假设四，SiC 晶圆的尺寸升级与占比预测： 伴随 SiC 大尺寸工艺不断成熟，2025-2030E，8 吋、12 吋的渗透率不断提升，假设 6 吋衬 底能够切 2 副 AR 眼镜的光波导片，8 吋能切 4 副，12 吋能切 10 副。

综上所述，我们预计 2030E，全球 AR 眼镜 SiC 光波导片，对 SiC 衬底（6 吋当量）年需求 量约 389 万片，2025-2030E，CAGR~166%；2030E，中国 AR 眼镜 SiC 光波导片，对 SiC 衬底（6 吋当量）年需求量约 137 万片，2025-2030E，CAGR~146%。

6、下游需求高速增长，2027 年碳化硅可能将迎来产能缺口

国内 SiC 市场正处于快速发展关键阶段，未来五至十年需求驱动力显著增强，市场规模将实 现量级跃升。经综合测算，我们预计，到 2030 年，全球 6 吋当量 SiC 衬底总需求量预计达 1676 万片，约为 2025 年需求量（134 万片）的 12 倍；至 2030 年，中国 SiC 衬底需求量 预计达 728 万片，较 2025 年需求量（84 万片）增长约 9 倍。 若 SiC 在 AI 芯片先进封装散热材料的运用上，能够实现在“基板层”、“中介层”和“热沉” 三个环节的产业化，我们预计，2030E，全球碳化硅衬底需求量有望达到~3000 万片。

根据深企投产业研究报告显示，2024 年底，中国 SiC 衬底（折合 6 吋）产能约 400 万片， 超出 2025 年全球需求量。按照当前产能，我们预计 2027 年 SiC 衬底供需紧平衡；若 AR眼 镜渗透率、AI 散热材料进展超预期，将出现产能供应紧张的可能性；2030 年，全球约 1676~2915 万片的衬底需求量，较 2025 年的供给，存在超 1200 万片的产能缺口。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）