供需失衡下的突围:碳化硅行业从产能过剩迈向AI驱动新纪元国产企业发力

2025-09-23 09:22

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前言：

目前，碳化硅（SiC）行业在经历政策驱动下的盲目扩张后，正深陷产能过剩与价格战的严峻挑战。全球巨头扩张遇阻，国内库存高企，市场进入残酷的洗牌整合期。然而，新兴需求正在打开碳化硅行业新的增长空间。如AI数据中心对超高功耗和散热能力的极限追求，让碳化硅成为英伟达等巨头革新电源与封装技术的战略选择；AR眼镜对轻薄、广视场与低功耗的渴望，也为碳化硅提供了颠覆传统光学材料的舞台。与此同时，国产厂商正积极布局8英寸等先进产能，力争在下一轮竞争中占据主动。

1、碳化硅（SiC）种类丰富

根据观研报告网发布的《中国碳化硅行业发展趋势研究与未来前景预测报告（2025-2032年）》显示，碳化硅（SiC）是一种由硅（Si）和碳（C）构成的第三代宽禁带半导体材料。与传统的第一代半导体硅（Si）相比，SiC具有禁带宽度大、热导率高、击穿电场高、电子饱和漂移速率快等卓越的物理特性，这使得SiC器件能够工作在更高温度、更高电压、更高频率的条件下，同时能量损耗更低、功率密度更高。

碳化硅依据晶体结构（α/β型）、纯度（工业级/电子级）、应用形态（单晶/多晶/纤维等）形成多维分类体系。β-SiC单晶凭借宽禁带、高击穿场强特性成为新型功率半导体衬底主流；多晶形态则在极端环境结构件领域不可替代；电子级高纯材料（微管密度＜0.5/cm²）和纤维增强陶瓷构成高端应用的技术壁垒。

碳化硅分类及定义

分类维度	类别	定义及应用特点
晶体结构	a-碳化硅	六方晶系，稳定态(≥1700℃形成)，主要应用于耐火材料/磨料，莫氏硬度9.2-9.3
晶体结构	β-碳化硅	立方晶系，亚稳态(≤1700℃形成)，半导体器件的核心衬底材料，带隙3.23eV(为硅的3倍)
纯度等级	工业级碳化硅	纯度97%-99%，用于冶金脱氧剂、磨料、陶瓷原料，成本敏感型领域
纯度等级	电子级碳化硅	纯度≥99.9995%，晶体微管密度<1个/cm，专用于半导体衬底/外延片生产
应用形态	单晶碳化硅	4H/6H晶型为主导，4H-SiC(禁带宽度3.2eV)用于1200V+高压器件，6H-SiC用于射频器件
应用形态	多晶碳化硅	由微米级晶粒聚集，用于高温窑具、防弹装甲、耐磨喷嘴等结构件，耐热性>1600℃
复合材料形式	碳化硅纤维	直径10-15μm，拉伸强度2.5-3.5GPa，应用于航空航天热结构件(如发动机喷管)
复合材料形式	碳化硅陶瓷	烧结体密度≥3.1g/cm³，热导率120W/(m·K)，半导体设备刻蚀腔体/火箭喷嘴的核心材料

资料来源：观研天下整理

2、碳化硅产能瓶颈有望松动，行业进入新一轮产能与市场整合阶段

纵观2025年，全球碳化硅行业面临的核心挑战是供给增长速度超过终端需求的增速。在全球厂商的积极投资下，全球碳化硅衬底产能迅速扩大。例如，Wolfspeed、Rohm、Onsemi为代表的头部企业，均计划在2025年前后实现8英寸SiC衬底的量产，将通过扩建工厂或技术升级提升产能。其中，Wolfspeed预计将产能扩大10倍，onsemi计划将年产能从28.8万片提升至117.6万片。根据相关资料预测，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。

海外碳化硅大厂产能及8英寸产能规划

厂商	地区	2023年产能（万片/年）	量产情况	在建产能/规划产能
Wolfspeed	美国	107	2025年上半年8英寸碳化硅衬底大规模量产	莫霍克谷8英寸碳化硅器件已实现20%产能利用率，产能仍爬坡中。查塔姆JP工厂8英寸衬底预计2025年上半年生产，达产后碳化硅衬底产能扩大10倍
Rohm	日本	40	2025年开始投产8英寸碳化硅衬底	宫崎第二工厂在24年底试运行，预计2025年投产，福冈筑后工厂计划从2025年开始大规模量产。预计2027年产能提升至70万片/年。
Onsemi	美国、捷克、韩国	28.8	2025年开始投产8英寸碳化硅衬底	投入20亿美元扩建产能，2024年底，韩国群山工厂全面投产，年产能预计增加至80万片，计划到2025年达到117.6万片/年
Coherent	美国、瑞典	18	2024年9月宣布推出8英寸碳化硅外延晶圆	计划到2027年宾夕法尼亚州工厂6英寸和8英寸碳化硅衬底年产量达到100万片（6英寸等效）。2024年9月，Coherent宣布推出8英寸碳化硅外延晶圆
Soitec	法国	-	2024年开始迁移生产8英寸碳化硅衬底	2023年下半年法国伯宁工厂投入运营，2028年全部达成可年产50万片。之前主要生产6英寸SiC衬底，计划从2024年开始迁移到8英寸衬底。
Infineon	奥地利、马来西亚	-	-	马来西亚居林2024年下半年出货，总投资50亿欧元
ST Micro	意大利、新加坡	-	-	升级西西里岛工厂，与三安成立合资公司（220亿人民币）
Bosch	德国、美国	-	-	收购美国TSI，投入15亿美元，升级加州产线

资料来源：观研天下整理

而供需失衡直接导致碳化硅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碳化硅行业在经历前期高速增长后的周期性调整。

国内市场也是同样情形，根据相关资料可知，2024年中国6英寸碳化硅衬底的设计产能超过1300万片，但全球实际需求仅150万片，国内实际销售仅75万片，库存积压高达180万片。产能严重过剩让价格战愈演愈烈，6英寸衬底价格从高峰期的每片5000元暴跌至不足2000元，直接击穿成本线。

造成这种情况的原因是国内碳化硅产能长期依赖“政策补贴驱动”的发展模式。地方政府为吸引产业项目，往往提供土地、税收等多重优惠，导致部分企业为获取补贴而仓促扩产，却忽视了真实的市场需求与技术持续积累。由此带来的严重后果是产品同质化严重。而在有限的市场空间内，企业难以凭借技术或产品特色形成差异化优势，只能依靠价格战争夺订单。甚至部分企业为抢占市场份额，不惜以低于成本的价格销售，极大压缩了行业整体利润空间，进一步加剧了内卷态势，最终形成“低端竞争—无力创新—继续低端竞争”的闭环困境。

在此市场背景下，相关企业的经营面临挑战及产能收缩，全球碳化硅行业竞争格局或收敛。例如，Wolfspeed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。此外，瑞萨电子终止原定2025年量产的群马县SiC工厂计划，解散业务团队。

2025年1-5月全球碳化硅行业厂商发生相关事件

时间	公司	具体时间
2025年1月	罗姆半导体	为应对财务压力，已将其位于宫崎县的新SiC工厂的生产时间从2024年推迟到2025年
2025年1月	意法半导体	据彭博社报道，格芯与意法半导体在法国新建晶圆厂项目已陷入停滞
2025年1月	住友电工	取消总投资300亿日元的SiC晶圆新厂计划（原定2027年投产），放弃年产18万片产能目标
2025年1月	Wolfspeed	拟将旗下的德克萨斯州碳化硅外延工厂挂牌出售；Wolfspeed在德国萨尔州建设设备工厂的计划也被无限期暂停
2025年3月	Wolfspeed	3月27日，公司宣布任命Robert Feurle为新任首席执行官（CEO），任命自5月1日起正式生效
2025年3月	意法半导体	业绩持续低迷，将碳化硅转移到意大利卡塔尼亚的200毫米晶圆上，以提高生产效率和降低成本
2025年5月	Wolfspeed	Wolfspeed正式启动破产保护申请程序
2025年5月	瑞萨电子	据《Electronics Weekly》报道，瑞萨电子已决定终止其碳化硅业务计划，原定于2025年量产的产品将不再推进；据集邦化合物半导体报道，瑞萨电子正准备出售其位于群马县高崎工厂的全新碳化硅设备，而其群马县高崎工厂或改回做传统的硅基市场、部分SiC设计小产线，以及为其未来氮化镓器件研发和生产做准备

资料来源：观研天下整理

类似的企业经营困境与战略调整，标志着碳化硅市场进入一轮去产能和市场整合的阶段，行业过剩的供给状况有望逐步得到缓解。

3、AI、数据中心等领域为碳化硅行业带来需求新机遇

不过，据报道，2025年9月5日，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。在之前的2025年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。

可见，AI、数据中心、AR眼镜等新领域为碳化硅行业带来需求新机遇。

那么，为什么是碳化硅？

根据《碳化硅在导热材料中的应用及其最新研究进展》，碳化硅晶体的热导率可达500W/mK，相比之下，硅的热导率仅为约150W/mK。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，可见碳化硅在该领域具有较高的应用潜力。

碳化硅晶体具有很高的导热性能

<strong>碳化硅晶体具有很高的导热性能</strong>

资料来源：《碳化硅在导热材料中的应用及其最新研究进展，江汉文等》

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。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，这能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。

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，而碳化硅的优势在于其极高的电力转换效率。

碳化硅通过重塑UPS与服务器电源两大核心环节，以高频低损、高温稳定、高密度三大优势，成为数据中心破解“能耗墙”的关键之一。

碳化硅破解数据中心“能耗墙”

<strong>碳化硅破解数据中心“能耗墙”</strong>

资料来源：观研天下整理

基于此，今年，英伟达宣布2027年开始将率先向800VHVDC数据中心电力基础设施过渡，标志着数据中心供电系统的第二次革命的到来。日前，AI数据中心机架依赖于54V低压配电系统，单机柜功率超200kW时面临效率骤降、铜材消耗剧增及散热难题。而英伟达新架构通过高压直连+固态变压器简化供电链路，SiC在高压整流与固态变压器(6500V、3300V、2300V和1200V碳化硅MOSFET器件)、DC-DC降压环节(650V和1200V的碳化硅MOSFET器件)的需求激增。

在AI高速发展的时代，算力需求呈现指数级增长，“能耗可控”逐渐成为数据中心市场核心竞争力之一，碳化硅或将成为突破算力与能耗矛盾的核心战略材料。

此外，AR眼镜也是一个适合碳化硅行业“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，造成这些困难的根本原因是很大程度上在于其核心光学元件——波导透镜的材料限制。因此，业界正转向碳化硅。

碳化硅具有较强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，传统玻璃或树脂材料折射率较低（约1.8-2.0），而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。碳化硅还有优异的热管理与电气效率，有望解决AR眼镜中的MicroLED等微显示器所产生大量热量，影响元器件寿命和稳定性的功能性难题。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”的目标提供支持。

SiC AR眼镜和传统AR眼镜性能对比

性能	传统玻璃	SIC
材料折射率	1.8-2.0	2.6
光栅周期	370-400nm(彩虹伪影显著)	262nm(无彩虹)
单镜片重量	10-15g	2.685g
量产兼容性	中等(受限于树脂热变形)	高(4英寸SiC晶圆，半导体工艺兼容)
附加功能	需外挂矫正镜片(增重3-5g)	集成非涅尔镜片(增重<0.2g)

资料来源：观研天下整理

此外，碳化硅(SiC)还在在家电、轨交和电网领域同样也通过高频低损、耐高温、能效跃升三大核心优势驱动变革。例如，在家电领域，目前碳化硅在空调中应用较多，主要用在功率因数校正PFC电路中，可提升AC/DC转换效率，也可用于电机驱动中，以支持更高开关频率(从40kHz升至80kHz)、优化能效。企业动态方面，2024年12月，格力碳化硅芯片工厂投产;2025年4月，该工厂的碳化硅功率芯片在家用空调中的装机量已经突破100万台。

轨交方面，碳化硅在轨道交通领域的核心应用集中于牵引逆变器、辅助电源系统和水磁直驱技术，其中碳化硅在辅助系统中渗透较快，主牵引系统仍以示范项日为主。企业动态方面，2024年10月，全碳化硅水磁直驱牵引系统列车苏州地铁3号线0312号完成了空载试运营和载客后运营(5000公里)，其能耗相较异步牵引列车节能预计10%-20%、降噪14dB以上并且可以减少日常清沽以及齿轮箱换油工作和日常维护工作量。未来，全碳化硅牵引系统有望从技术示范向规模化推广迈进，成为轨道交通绿色低碳转型的核心引擎之一。

4、国产碳化硅企业纷纷发力

面对上述新兴领域所带来的新机遇，也吸引着碳化硅企业纷纷发力。例如，士兰微旗下的士兰集宏8英寸碳化硅功率器件芯片项目总产能年产72万片8英寸碳化硅芯片，其中一期预计在2025年Q1封顶，2026年Q1进行试生产。三安光电与意法半导体合资建设的安意法半导体8英寸碳化硅外延、芯片项目预计在2025年Q3实现大规模批量生产，年产8英寸碳化硅车规级MOSFET功率芯片48万片，预计2028年全面达产。

中国碳化硅大厂产能及产能规划

厂商	2023年底产能	新建产能	地点	投资金额
天科合达	29万片/年	90万片/年	北京大兴、江苏徐州、新疆石河子、深圳	17.8亿元
天岳先进	半绝缘型：25万片/年	半绝缘型：25万片/年，半导电型：30万片/年	山东济南/济宁、上海临港	25亿元
三安光电	1.8万片-2万片/月，6英寸	子公司规划产能8英寸48万/年	湖南、重庆	160亿元+32亿美元
烁科晶体	30万片/年	扩产项目开工，将形成150万片N型碳化硅和10万片高纯半绝缘型	山西	-
露笑科技	13.44万片/年	24万片/年	-	-
东尼电子	小于10万片/年	预计2024年交付30万片、2025年交付50万片	浙江湖州	4.69亿元
晶盛机电	6英寸1万片/月	2023年底启动25万片6英寸、5万片8英寸项目，宁夏银川设计产能40万片6英寸	宁夏、内蒙古、浙江上虞	50亿元
科友半导体	10万片/年	2025年20万片/年	哈尔滨	10亿元
河北同光	10万片/年	规划建设年产60万片衬底基地，预计2025年末实现满产运营	河北保定	-
微芯长江	每月约200块SiC晶锭	2024年计划年产4英寸衬底5万片，6英寸衬底20万片	安徽铜陵	13.5亿元
世纪金光	5万片/年	2026年预计17万片，与包头市政府签订年产70万片6-8英寸衬底协议	北京、合肥、金华、包头	34.57亿元（包头）
世纪金芯	3万片/年	2026年6-8英寸70万	合肥、包头	35亿元
中电化合物半导体	2万片/年	2026年6万片	宁波	-
山西天成	2万片/年	-	-	-
超芯星	2万片/年	6-8英寸碳化硅衬底年产150万片	南京	-
合盛新材	2万片/年	-	-	-
南砂晶圆	5万片/年	2024年10万片	广州	10亿元