碳化硅赋能AI产业：从芯片封装到数据中心的核心材料变革

碳化硅赋能AI产业-从芯片封装到数据中心的核心材料变革

一、数据中心供电架构概览

数据中心作为现代计算的核心设施，其电力供应架构包括交流电部分（MV/LV变压器、UPS、PDU）和DC部分（PSU、IBC、POL）。AI驱动下，数据中心功率需求激增，对供电系统提出更高要求，包括提高电能转换效率、实现高功率密度、采用固态变压器（SST）与电力系统集成。

二、碳化硅渗透至数据中心供电系统

AI服务器功率密度提升，推动服务器配电架构从12VDC转向48VDC，甚至400V±/800VDC。SiC器件在AC-DC和PFC级应用中表现优异，因其高耐压、低损耗和高频特性，成为首选器件。预计2025年数据中心PSU市场规模达75亿美元，2030年攀升至141亿美元，其中高功率PSU市场占比将提升至80%。SiC、GaN高功率PSU市场规模将从2025年的10%提升至约24%，达到33.84亿美元。

三、碳化硅渗透至芯片封装领域

AI服务器芯片功耗密度攀升，对封装材料提出更高要求。SiC材料因其优异的热导率、电绝缘性和机械强度，成为理想的封装材料。CoWoS及类CoWoS封装产能预计2025年达到88.5万片，年增长率108%。SiC材料或用于热界面材料（TIM2）和硅中介层替换，若完全替代，碳化硅衬底及外延需求将是CoWoS产能的2倍。

四、碳化硅制造工艺

碳化硅功率器件成本结构中，衬底+外延成本占比远高于硅衬底。8英寸N型衬底销量预计2024-2030年年复合增长率达58%。国内公司在8英寸、12英寸碳化硅衬底研发领先，天岳先进已成功研制12英寸碳化硅衬底。PVT设备市场主要由国内企业占据主导，北方华创市场占有率高达61%。碳化硅外延设备、离子注入设备、量检设备市场规模预计2026年分别达到7.56亿美元、8.04亿美元和12.05亿美元。

五、碳化硅国内市场

全球碳化硅器件市场规模预计2024-2030年年复合增长率约32%，2030年达到229.45亿美元。中国作为新能源产业链第一大国，碳化硅器件市占率整体偏低，国产替代空间广阔。2024年，国内碳化硅器件销售额同比远高于海外企业，但可替代空间仍然较高。全球碳化硅产业链投资规模持续扩大，国内碳化硅企业及在“ChinaForChina”背景下寻求在国内建厂，投资额约80亿美元。

六、相关公司

建议关注碳化硅器件厂商：扬杰科技、芯联集成-U、斯达半导、三安光电、捷捷微电等；碳化硅设备及衬底公司：天岳先进、露笑科技、北方华创、晶盛机电、中科飞测等。

七、风险提示

国内厂商渗透率不及预期、产能扩张导致的价格风险、技术风险。