碳化硅，进入AI时代

受各行业加速电气化和提高能源效率需求的推动，碳化硅（SiC）器件市场预计到2031年将保持强劲增长。预计到2031年，该市场规模将达到约110亿美元，这得益于约20%的强劲复合年增长率以及在汽车、工业和能源应用领域的广泛应用。

电动汽车仍然是碳化硅（SiC）的主要增长引擎，随着高压架构的普及，其应用正在加速。碳化硅能够提高效率、续航里程和功率密度，使其成为下一代逆变器和快速增长的800V平台的首选解决方案。轨道交通应用也在以项目驱动的方式继续采用碳化硅。

碳化硅正成为高功率电动汽车充电的关键技术，其效率和紧凑设计至关重要。碳化硅在快速充电器领域的强大地位，支持了充电网络的快速扩张，并契合了向更高功率水平发展的趋势。

可再生能源和储能技术的增长正推动碳化硅（SiC）在光伏逆变器和电池储能系统（BESS）中得到更广泛的应用。其高效性和可靠性有助于间歇性能源并网，使其成为可扩展清洁能源基础设施的关键组成部分。而风能的普及应用则由于成本和可靠性方面的权衡而较为缓慢。

数据中心和人工智能基础设施推动了对高功率碳化硅电源的需求，加速了其在 3kW 以上系统和下一代架构中的应用。

在功率型碳化硅领域，垂直整合仍然是主导战略，领先的集成器件制造商（IDM）如意法半导体（STMicroelectronics）、Wolfspeed、罗姆（ROHM）和安森美（Onsemi）都在加强内部晶圆产能或确保长期供应。与此同时，英飞凌（Infineon）和博世（Bosch）等主要原始设备制造商（OEM）则继续从SiCC、TankeBlue等主要厂商采购外部晶圆和外延片。

碳化硅生态系统持续演进，参与者不断拓展业务，尤其是在碳化硅材料领域。相干半导体（Coherent）、Tankeblue、GlobalWafers 和 SK Siltron CSS 等公司进军外延领域，以扩大市场份额。碳化硅晶圆代工领域虽然规模相对较小，但由于整体市场增长，正吸引着新的参与者和持续的投资。

向 200 毫米晶圆的转变标志着一个重要的转折点，从 2026 年起，Wolfspeed、英飞凌和博世等公司将引领大规模生产。这一转变正在推动大规模产能扩张，对于提高成本效益和满足未来需求至关重要。

全球超过 300 亿美元的投资凸显了对碳化硅的坚定承诺，其中亚洲引领了这一扩张，尤其是中国和更广泛的亚洲地区，而北美和欧洲则通过 Wolfspeed、博世和意法半导体等主要公司继续进行投资。

中国正迅速巩固其市场地位，整合了终端应用市场，并不断扩大晶圆级SICC和TankeBlue、器件级UNT等市场参与者的市场份额。为应对地缘政治的不确定性，国际企业也制定了进入中国市场的战略，并通过成本竞争力确保供应。

鉴于8英寸晶圆在生产规模化和潜在成本竞争力方面的优势，向8英寸晶圆的过渡正在加速。包括Wolfspeed、英飞凌和博世在内的厂商正在加大200毫米晶圆平台的器件生产，预计未来会有更多厂商效仿。短期内，6英寸晶圆预计仍将是主流平台，但目前的产能扩张主要基于200毫米晶圆。

与此同时，晶圆技术也在不断进步，例如采用更薄的衬底和改进加工工艺（如激光切割）。这些创新主要受提高良率和降低成本的需求驱动。300毫米晶圆的早期研发也正在兴起，中国厂商如SiCC已经展示了多种类型的12英寸晶圆。

在器件方面，英飞凌、博世和罗姆等公司已将沟槽式碳化硅MOSFET商业化，更多厂商计划推出采用沟槽设计的下一代平台。与此同时，碳化硅平面MOSFET的性能也在不断提升。碳化硅结型场效应晶体管（JFET）也因其在一些新兴应用领域的潜在应用而备受关注。

碳化硅（SiC）器件的先进设计正从概念走向产品，尤其是在高压器件领域。英飞凌计划于明年推出首款商用超结碳化硅MOSFET，此外，意法半导体、通用电气航空航天等多家厂商也在积极探索这项技术。到2026年，一些厂商已经推出了面向10kV电压等级的产品或原型，例如Wolfspeed、InventChip、Navitas和Coherent。

（来源：编译自yole）

来源： 半导体行业观察

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