碳化硅材料优势与应用前景 - 碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料，具有耐高温、耐高压和高频特性，性能显著优于传统硅基器件，已广泛应用于新能源汽车、光伏储能和5G通信等领域 [1] - 随着AI算力指数级增长，碳化硅成为破解高功耗芯片散热难题的核心材料，支撑数据中心能效升级，产业链上游及技术领先企业将长期受益 [1] AI算力爆发与散热解决方案 - AI芯片功耗持续突破上限：英伟达H100 GPU功耗达700W，下一代Rubin处理器预计突破1000W [2] - 传统硅中介层热导率仅150W/mK，热膨胀系数4.2ppm/℃，导致散热效率低下，引发芯片性能降频和可靠性下降 [2] - 碳化硅热导率达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，保障封装稳定性 [4] - 采用SiC中介层后，H100芯片工作温度从95℃降至75℃，散热成本降低30%，芯片寿命延长2倍，互连距离缩短50%，数据传输速度提升20% [4] 技术发展时间线 - 2025-2026年第一代Rubin GPU仍沿用硅中介层，台积电同步推进SiC封装工艺研发 [6] - 2027年起SiC中介层正式导入CoWoS封装，初期产能预计满足10%的高端GPU需求 [6] 数据中心能源体系升级 - AI服务器电力消耗将增长近100倍，传统54V供电架构无法支撑G瓦级AI算力负载 [7] - 英伟达计划2027年全面量产800V高压直流数据中心架构，采用SiC器件后铜材使用量减少45% [7] - 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 [7] 碳化硅在数据中心的具体应用 - 服务器电源采用碳化硅MOSFET和二极管，使数据中心功耗降低20%以上 [8] - 不间断电源采用碳化硅器件支持更高功率密度和转换效率，提高AI服务器稳定性 [8] - 高压直流供电采用碳化硅功率器件支持400V-1000V电压，减少转换损耗 [8] - GPU/TPU电源管理采用碳化硅功率器件降低开关损耗，减少热量积累，提高计算性能 [8] - 电压调节模块采用碳化硅MOSFET提高功率转换效率，使AI推理和训练更稳定 [8] - 液冷/风冷系统采用碳化硅器件优化冷却系统能耗 [8] - 储能系统采用碳化硅器件提升BMS和PCS电能管理效率 [8] - 边缘计算设备采用碳化硅电源模块提高功率密度和能效 [8] - 5G基站供电采用碳化硅功率半导体优化AI推理计算能力 [8] - 超级计算机采用碳化硅器件降低开关损耗，提高整体能效 [8] 碳化硅产业链价值分布 - 上游材料环节技术壁垒最高，衬底占器件总成本47%，外延片占比23% [11] 国内碳化硅衬底技术发展 - 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 [12] - 6英寸衬底2024年占衬底总出货量70%以上，价格从2022年5000元/片降至2024年2500-2800元/片 [12] - 8英寸衬底国内70%以上车规级MOSFET采用该规格，2024年车规领域需求占8英寸衬底应用60% [12] - 12英寸衬底可适配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% [12] 天岳先进竞争力分析 - 天岳先进国内市占率超50%（稳居第一），全球市占率22.8%（位列第二） [12] - 导电型衬底国内市占率超60%，8英寸及以上产品占主导地位，上海临港基地2024年实现30万片/年8英寸导电型衬底产能 [12] - 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，12英寸高纯半绝缘衬底已用于Meta雷鸟X3 Pro AR眼镜 [12] - 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%，已获梅赛德斯-奔驰、亿航智能等企业订单 [12] 天科合达市场地位与资本动态 - 天科合达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% [13] - 8英寸衬底成本仅为国际水平40%，6英寸产品价格较进口低30%-50% [13] - 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 [13] - 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%，市场猜测天科合达或借壳天富能源上市 [13] - 2025年8月底天富能源原董事长与原总经理同步辞职，引发为借壳铺路的市场预期 [13] - 若借壳成功，天富能源市值预期达400亿元以上，天科合达2025年目标衬底产能88万片 [14] 晶盛机电技术突破与产能布局 - 晶盛机电实现碳化硅切割、减薄、抛光全链条核心设备国产化替代，支撑衬底加工成本降低30% [16] - 国内主流衬底厂商均采用其SiC单晶炉，8英寸设备交付量占国内新增产能70% [16] - 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），位错密度达国际主流水平（TSD<10个/cm²，BPD<300个/cm²） [16] - 宁夏56亿元8英寸衬底项目开工，建成后形成60万片/年产能，目标2026年Q2达产 [16] - 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 [16]