在今天的半导体行业，硅基芯片的竞争依然火热，但另一个产业主线——功率半导体正悄然崛起。而支撑这场变革的关键材料之一，便是碳化硅，它被视为提升能效、突破硅材料性能极限的重要方向。
作为第三代半导体材料，碳化硅正逐步走进能源转型、汽车产业、5G通信等核心领域，成为推动“能效革命”的关键力量。随着全球需求的迅速增长，碳化硅产业链也正迈入一个全新的扩张阶段。
例如，最近日本三菱电机宣布其位于熊本县的8英寸SiC（SiC是指碳化硅）晶圆厂竣工，这意味着SiC工艺的代际升级与技术突破。而印度SiCSem也启动了国内首个“端到端”SiC芯片制造基地，这使得全球SiC产业链的竞争更加激烈。
那么，什么是碳化硅？它为什么在全球科技产业中占据如此重要的地位？接下来，我们将一探究竟。
一、什么是碳化硅？
碳化硅（SiC）是一种第三代半导体材料，与传统的硅（Si）相比，它具备许多显著的优点。简单来说，碳化硅比硅更坚硬、更耐高温，并且能够承受更高的电压，这使得它在一些需要高效能量转换的场景中表现尤为出色。
为什么碳化硅比传统硅更强？
· 更高的耐温性：碳化硅的工作温度可以达到约600℃，远高于硅的250℃。这种高温耐受能力，使得SiC在电力电子设备中成为理想选择，尤其是在高温、高功率环境下。
· 更好的导热性：碳化硅的热导率是硅的3倍，能更快速地将产生的热量散发出去，降低系统的温升，提高设备的可靠性。
· 高耐压性：SiC的耐压能力远超过硅，这使得它能够承受更高的电压，适用于高压直流电等高电压应用领域。
· 降低能量损耗：碳化硅器件能将能量损耗减少50%以上，从而提高整体系统的效率，尤其是在新能源汽车、电力系统、储能等领域表现尤为突出。
碳化硅的这些优势让它在当前的科技和能源转型中成为一个不可忽视的“新宠”。
二、全球碳化硅市场现状
全球碳化硅市场目前正在快速增长，主要的SiC生产商集中在美国、日本、中国和欧洲等地。根据Global Growth lnsights的数据，2025年全球碳化硅（SiC）半导体材料和器件市场规模预计为369.7亿美元，2026年有望增长至432.4亿美元，并预计到2035年将突破1771亿美元。
主要生产商及产能布局
· 美国：Wolfspeed、ON Semi等公司主导着SiC的生产。Wolfspeed是全球领先的SiC供应商，其SiC基功率器件广泛应用于汽车、能源、通信等领域。
· 日本：ROHM、三菱电机等公司在日本的SiC产能也非常强大。三菱电机的8英寸SiC晶圆厂的竣工，也意味着日本在SiC产业链上的深耕布局。
· 中国：国内的三安光电、天科合达、天岳先进等公司正在积极扩张SiC产能，并已经开始在全球市场上占据重要位置。此外，晶盛机电、斯达半导、露笑科技、东尼电子、扬杰科技、华润微等相关企业也受到投资者的广泛关注。
未来，随着国内新能源汽车和储能市场的快速发展，碳化硅的需求将大幅增加。
三、碳化硅产业链的多极化发展
碳化硅产业链正经历着从单一化向多极化扩张的过程，全球各国和地区纷纷加大投入，推动SiC产业链的完善和升级。
碳化硅产业链的关键环节
碳化硅产业链的核心环节主要包括以下几个方面：
· 原材料供应：碳化硅的生产首先依赖于高纯度的硅粉，这是SiC晶圆制造的基础原料。全球硅粉市场较为集中，主要由少数几家公司提供，如日本的三菱材料、中国的三安光电等。
· 晶圆生产：这是SiC产业链的核心环节，涉及到晶圆的生长、切割和抛光等工艺。随着技术的发展，全球晶圆厂的扩产焦点正在全面向12英寸倾斜，SEMI预测，全球12英寸晶圆厂的设备投资将在2025至2027年期间创下4000亿美元的历史新高。
· 芯片制造与封装：SiC晶圆经过加工后，进入芯片制造阶段，这时SiC材料被用来生产各类功率半导体器件，如二极管、MOSFET、IGBT等。这些器件用于新能源汽车、工业电源等领域。芯片生产后，需要进行封装，这对SiC产品的稳定性、热管理等性能至关重要。
· 设备制造：设备制造是支撑整个SiC产业链的基础，涉及到炉体、刻蚀机、光刻机等设备，这些设备的质量直接决定着碳化硅产品的性能和良率。全球主要设备制造商如ASML、应用材料等企业在SiC设备的技术上有很大投入。
· 测试与验证：SiC半导体芯片完成生产后，必须经过严格的测试，以确保其符合设计要求。这些测试通常包括高温、高压、耐久性等方面的测试，保障芯片在实际应用中的可靠性。
区域多极化与全球合作
除了日本和印度的动作，全球碳化硅产业链的“多极化”发展还体现在不同地区的技术竞争和市场布局上。以下是几个重要地区的动态：
美国：美国在碳化硅产业链中占有重要地位，尤其是Wolfspeed、ON Semi等公司在SiC技术和产能上的领先。美国不仅主导了SiC晶圆的生产，还在高端器件领域处于全球前沿。Wolfspeed的SiC芯片广泛应用于电动汽车、光伏和工业领域。
欧洲：STMicroelectronics等欧洲公司也是碳化硅产业链的重要参与者。欧洲市场的需求，尤其是在电动汽车和光伏储能领域，推动了欧洲厂商的技术进步。此外，欧洲对碳化硅产业的政策支持也逐渐增强，例如，欧盟绿色协议为SiC市场的发展提供了巨大的政策红利。
中国：中国在碳化硅产业链的布局上近年来大幅提升，尤其是在三安光电、天科合达等公司方面，中国已成为全球SiC市场的重要生产基地。
四、碳化硅的应用领域
碳化硅的优势使得它能够广泛应用于多个行业，尤其是新能源汽车、光伏储能、5G通信、轨道交通等领域。以下是碳化硅的典型应用场景：
电动汽车（EV）
碳化硅在电动汽车中的应用主要集中在主驱逆变器（逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置）和车载充电机（车载充电机是一种将外部电源转换为电动汽车电池可用电的装置）上。SiC能够显著提高电动汽车的续航能力，并减少能量损耗。因为SiC具有更高的效率和更低的发热，车载电源系统能够以更高效的方式转换电能，从而实现更长的续航里程。
光伏与储能
碳化硅在逆变器（逆变器是一种将光伏发电产生的直流电转变为交流电的装置）和DC/DC转换器（DC/DC转换器是一种电能转换设备，用于改变直流电压）中的应用，使得光伏和储能系统能够提高能效，减少发热。碳化硅的高效能量转换特性，帮助光伏逆变器将太阳能更高效地转换为电能，提升储能电池的充放电效率。
5G与工业电源
随着5G基础设施的建设，SiC的应用变得愈发重要。SiC作为高频电源模块（高频电源模块是一种用于高频信号转换的电源设备）的核心材料，在5G基站、工业自动化等高频电源设备中发挥着重要作用。其高频稳定性和低能量损耗的特性，使得5G通信更加高效，同时提升了工业电源的稳定性和可靠性。
轨道交通与航空
在轨道交通和航空领域，碳化硅的高温耐压性和可靠性使得它在电力控制系统中应用广泛。无论是高速铁路的电力驱动系统，还是飞机的电力控制模块，SiC都能确保系统的稳定性和安全性，尤其是在高温、高压环境下。
五、碳化硅的未来发展趋势
未来碳化硅产业链将迎来多个发展方向：
· 区域制造与政策驱动：美国、日本、中国、印度等国纷纷出台扶持政策，推动本土SiC产业链的发展，未来SiC产业链将更加分散化，合作机会增多。
· 功率半导体成为新能源核心：随着新能源汽车、光伏、储能等行业的迅速发展，功率半导体的市场需求将进一步扩大，SiC作为核心材料将长期受益。
· 国内市场的崛起：国内厂商在设备、材料和晶圆制造等领域加快布局，未来几年内，国内SiC产能有望迎来大规模突破。
结语
碳化硅作为新能源、5G等行业中的核心材料，未来将成为半导体行业的重要一环。随着全球对SiC需求的激增，碳化硅产业链的发展潜力巨大，相关企业也将迎来更多的投资机会。随着技术进步和产能的扩展，碳化硅将成为全球半导体产业的新“硬通货”。
对于投资者来说，了解碳化硅产业链的动态，将为未来的投资决策提供重要的参考和依据。