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作为国家高新技术企业认证平台:昨日研究机构传达最新成果,《少女的Bilibili之旅：免费畅享的哔哩哔哩盛宴》

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文 |   半导体产业纵横碳化硅突然就又火了。几个月前刚刚申请破产的 Wolfspeed，在重组计划被美国法院批准之后，于 9 月 11 日宣布 200mm 碳化硅材料产品正式开启商用。此前该产品仅向少数客户试供，如今面向市场全面放开。公司还同步推出可立即进行认证的 200mm 碳化硅外延片。9 月 15 日，三星副总裁兼碳化硅业务团队负责人洪锡俊表示，公司正专注于 8 英寸碳化硅功率半导体的研发。尽管尚未公布商业化时间表，但他指出，三星正在努力 " 尽快 " 实现碳化硅功率半导体的商业化。釜山市政府 17 日宣布，EYEQ 实验室在釜山机张的新总部和生产设施已竣工。据报道，该工厂投资 1000 亿韩元，使韩国首次能够完全实现 8 英寸 SiC 功率半导体的本地化生产。同时，国内的碳化硅相关厂商，也都有各自的进展。今年上半年的碳化硅市场，还曾深陷在 " 产能过剩 " 与 " 价格战 " 的泥潭。然而，如今的碳化硅似乎找到了新赛道，有望实现 " 华丽转型 "。碳化硅经历了什么？碳化硅，柳暗花明这半年进入 2025 年，碳化硅产业面临的核心挑战是供给增长速度超过了终端需求的增速。在全球厂商的积极投资下，碳化硅衬底产能迅速扩大。据行业机构预测，2025 年，全球碳化硅衬底年产能预计将达到 400 万片，而同期的市场需求预测约为 250 万片。显著的供需失衡直接导致了市场价格的激烈竞争。以主流的 6 英寸碳化硅衬底为例，其市场价格在 2025 年内下降幅度超过 40%，部分报价已逼近许多生产商的成本线。这一轮价格下行反映了行业在经历前期高速增长后的周期性调整。在此市场背景下，相关企业的经营面临挑战。行业领导者之一的 Wolfspeed 公司便是一个典型案例。该公司在此前数年投入数十亿美元进行大规模产能扩张，特别是向 8 英寸晶圆技术进行前瞻性投资。然而，由于欧美市场电动汽车需求增速放缓、8 英寸晶圆在提升良率方面遭遇技术挑战，叠加全球市场激烈的价格竞争，该公司的财务状况持续承压。2025 年 6 月，Wolfspeed 向美国德州南区破产法院申请第 11 章破产保护。类似的企业经营困境与战略调整，标志着碳化硅行业进入了一轮去产能和市场整合的阶段，过剩的供给状况有望逐步得到缓解。在传统应用市场进入调整期之际，AI 领域为碳化硅带来了意料之外的新机遇。9 月 5 日，据报道，为提升性能，英伟达在新一代 Rubin 处理器的开发蓝图中，计划把 CoWoS 先进封装环节的中间基板材料由硅换成碳化硅。目前台积电邀请各大厂商共同研发碳化硅中间基板的制造技术。英伟达第一代 Rubin GPU 仍会采用硅中间基板，不过据该公司计划，最晚 2027 年，碳化硅就会进入先进封装。碳化硅还被发现可以应用在数据中心中。5 月 20 日，英伟达宣布，该公司将率先向 800V HVDC 数据中心电力基础设施过渡，并与英飞凌和纳微达成了相关合作，意图进一步降低数据中心电源能耗。据报道，这次电源架构的革新将需要采用大量的碳化硅和氮化镓器件。此外，碳化硅材料在 AR 眼镜领域的应用也在逐渐被市场所发掘。可是，为什么是碳化硅？先进封装、数据中心与 AR 眼镜先来看碳化硅在先进封装中的应用。随着人工智能与高性能计算对算力需求的持续攀升，芯片设计正面临一个严峻的物理瓶颈：在 2.5D 等先进封装架构中，连接处理器核心与高带宽内存的传统硅基中介层，已逐渐无法满足下一代芯片在散热与数据传输上的双重需求。当单颗芯片功耗迈向 1000 瓦甚至更高时，其产生的巨大热量和对信号完整性的极致要求，促使业界必须寻找性能更优越的替代材料，而这就到了碳化硅的优势区间。碳化硅最核心的优势在于其卓越的的热管理能力。传统硅中介层的导热率仅约 150 W/m · K，面对巨大的热流密度时，散热效率低下，易导致芯片核心温度过高，从而引发性能降频或影响长期可靠性。相比之下，单晶碳化硅的导热率高达 490 W/m · K，是硅材料的三倍以上。这意味着，采用碳化硅作为中介层，能够将该组件从一个被动的承载平台，转变为一个高效的 " 散热板 "，可以迅速地将芯片产生的集中热量均匀导出，显著降低关键的工作结温，为处理器在极限功率下持续稳定运行提供了坚实的物理保障。除了优异的散热性能，碳化硅在电气特性和结构设计上也展现出巨大潜力。高频信号在密集的电路中传输极易受到寄生电感和信号串扰的影响，从而限制数据传输速度。碳化硅材料不仅具备优良的电绝缘性，还允许通过先进的蚀刻工艺制造出深宽比更高的垂直导通孔（Via）结构。这种结构优势使得内部互连路径可以设计得更短、更密集，从而大幅削减限制数据传输速度的寄生电感，保证信号的完整性。这最终转化为处理器与内存之间更快、更可靠的数据交换通道，是满足 AI 应用海量数据吞吐需求的关键。而碳化硅的热管理能力和电气特性也能应用在数据中心供电领域。当前数据中心发展的核心瓶颈在于其中 AI 服务器巨大的能源消耗。传统的 48V/54V 供电架构，在从电网到芯片的多级电压转换过程中存在显著的能量损耗，导致效率低下且散热负担沉重。为应对此挑战，业界正推动一场向 800V 高压直流（HVDC）架构的革新，旨在简化供电链路、降低损耗。在其中，碳化硅的优势在于其极高的电力转换效率。800V 新架构依赖于固态变压器（SST）和高压直流转换器等关键组件。在这些需要高频、高压开关的场景下，传统硅基器件（如 IGBT）的开关损耗巨大。而碳化硅 MOSFET 的开关能耗比前者低 20 倍以上，这意味着在每次电力转换时，更少的能量以热量的形式被浪费掉。这种特性可以将数据中心从机柜到服务器的整体系统能效提升数个百分点，有效节约了庞大的运营电力成本。同时，碳化硅的效率优势可以催生出更大的功率密度。由于自身损耗极低，碳化硅器件产生的废热大幅减少，从而极大地缩小了对其散热系统的要求。这使得电源供应器（PSU）等电力模块的体积和重量得以显著缩减，功率密度实现翻倍增长。在寸土寸金的数据中心机柜中，更高的功率密度意味着可以在相同空间内为更多的 AI 加速器提供动力，直接提升了整体算力部署的效益。同时，碳化硅耐高压、耐高温的材料本性，也确保了整个 800V 电力系统在高负荷下的长期运行稳定与可靠。为此，不少碳化硅企业预计到 2030 年，800V 数据中心的固态变压器环节将为碳化硅器件创造约 5 亿美元 / 年的市场机会。与此同时，基于碳化硅的固态变压器还将在充电站、微电网等众多领域实现应用，据英国 CSA Catapult 推测，预计到 2030 年，固态变压器市场将以两位数的复合年增长率 ( CAGR ) 增长，仅英国就有超过 50 万座变电站有望采用碳化硅固态变压器进行升级。此外，AR 眼镜也是一个适合碳化硅 " 大展拳脚 " 的领域。当前，AR（增强现实）智能眼镜产业正迈向消费级普及的关键阶段，但其发展长期受限于几大核心技术瓶颈：视场角（FOV）狭窄、图像易产生彩虹伪影、以及因高功耗导致的发热和续航短等问题。这些挑战的根源，很大程度上在于其核心光学元件——波导透镜的材料限制。为此，业界正转向碳化硅。碳化硅具有卓越的光学特性与结构稳定性。AR 眼镜的沉浸感体验直接取决于视场角大小，而传统玻璃或树脂材料因折射率较低（约 1.8-2.0），若要实现大视场角则镜片必须做得又厚又重。碳化硅的折射率高达 2.6-2.7，能在单层、超薄的镜片上实现 70 度以上的宽广视场角，从物理层面解决了设备的笨重问题。同时，碳化硅拥有仅次于钻石的超高硬度，这使其在纳米级光栅刻蚀过程中能保持极高的结构精度，有效抑制了因材料形变或加工误差导致的彩虹伪影，显著提升了成像质量。其次，还是凭借优异的热管理与电气效率，碳化硅有望解决 AR 眼镜的功能性难题。AR 设备中的 MicroLED 等微显示器为保证户外可见性，需要维持高亮度输出，但这会产生大量热量，影响元器件寿命和稳定性。碳化硅的导热率远超传统玻璃上百倍，可作为高效的散热基板，快速将显示核心产生的热量传导出去。此外，碳化硅在电源管理单元中更高的转换效率，有助于延长设备续航，为实现 " 全天候佩戴 " 的终极目标提供支持。国内厂商纷纷发力而面对这些 " 未来可期 " 的市场，国内的碳化硅厂商自然也有所动作。9 月 17 日，三安光电董事长林志强在公司线上业绩说明会上透露，在 AI/AR 眼镜领域，三安光电的 Micro LED 产品正与国内外终端厂商配合做方案优化，已从技术验证迈向小批量验证阶段。据介绍，三安光电旗下湖南三安是国内为数不多的碳化硅全产业链垂直整合制造平台，产业链包括晶体生长—衬底制备—外延生长—芯片制程—封装测试，产品已广泛应用于新能源汽车、光伏储能、充电桩、AI 及数据中心服务器等领域。目前，湖南三安已拥有 6 英寸碳化硅配套产能 16,000 片 / 月，8 英寸碳化硅衬底产能 1,000 片 / 月、外延产能 2,000 片 / 月，其 8 英寸碳化硅芯片产线已于 2025 年 Q2 实现通线9 月 11 日，天岳先进在互动平台表示，公司的碳化硅衬底可被广泛应用于功率半导体器件、射频半导体器件以及光波导、TF-SAW 滤波器、散热部件等下游产品中，主要应用行业包括电动汽车、光伏及储能系统、电力电网、轨道交通、通信、AI 眼镜、智能手机、半导体激光等。公司的碳化硅衬底经客户制成电力电子器件，该等器件最终应用于诸如电动汽车、AI 数据中心及光伏系统等多领域的终端产品中。天岳先进成立于 2010 年，专注于碳化硅半导体材料研发与生产。目前，天岳先进是全球少数能够实现 8 英寸碳化硅衬底量产、率先实现 2 英寸到 8 英寸碳化硅衬底的商业化的公司之一，并于 2024 年 11 月全球首发 12 英寸碳化硅衬底。根据资料，按 2024 年碳化硅衬底的销售收入计，天岳先进是全球排名前三的碳化硅衬底制造商，市场份额为 16.7%。9 月 9 日，晶盛机电发布投资者关系活动记录表公告称，公司碳化硅衬底材料业务已实现 6-8 英寸碳化硅衬底规模化量产与销售，量产的碳化硅衬底核心参数指标达到行业一流水平，并实现 12 英寸导电型碳化硅单晶生长技术突破，成功长出 12 英寸碳化硅晶体。同时，公司积极推进碳化硅衬底在全球的客户验证，送样客户范围大幅提升，产品验证进展顺利，并成功获取部分国际客户批量订单。晶盛机电成立于 2006 年 12 月，公司围绕硅、蓝宝石、碳化硅三大半导体材料提供光伏和半导体产业链装备，并延伸至化合物衬底材料领域。其主要产品包括各类晶体生长炉和硅片加工设备。除此之外，晶盛机电还有半导体硅片材料的相关业务。结语据 Yole 预测，2027 年全球碳化硅功率器件市场规模将达到 62.97 亿美元；TrendForce 数据显示，其 2023 — 2028 年复合年增长率（CAGR）高达 25%；沙利文则进一步预测，2030 年全球碳化硅衬底端市场规模将增长至人民币 664 亿元。碳化硅的 " 转型 " 成功，无疑源于其材料特性对 AI、新能源等领域的适配。而新市场带来的需求，无疑也会引发国内外厂商的剧烈争夺。这场预告了未来的好戏，才刚刚开始。