下一个十倍赛道！第三代半导体核心材料：碳化硅（附A股核心标的）

今年2月，天域半导体与韩国第三代半导体领军企业EYEQ Lab Inc.正式签署战略合作协议。双方将聚焦碳化硅（SiC）外延片的供应与应用，建立长期稳定的战略合作伙伴关系，共同完善全球第三代半导体供应链布局。

碳化硅作为第三代半导体的核心材料，凭借高禁带宽度、高热导率、高电导率等特性，成为新能源汽车、光伏储能、AI数据中心等领域的关键底层材料，行业正处于技术迭代与需求爆发的双重窗口期。

一、存储供需缺口长期存在

碳化硅（SiC）属于宽禁带半导体材料，核心优势体现在更高耐压、更低损耗与更强热管理能力，使其在高压、高频、高温场景下具备系统级效率优势。

1）高禁带宽度：SiC接近Si的三倍，高禁带宽度特性降低了本征载流子浓度，使器件高温漏电流更小，可允许器件在更高温度下稳定工作，有望实现200℃以上的工作温度。

2）高饱和电子漂移速率：SiC载流子可更快漂移，有利于提高器件开关速度。此外，SiC对P型/N型掺杂的控制范围广，与硅相当，可满足器件制造的各种工艺要求。

3）高热导率：SiC的热导率约为Si的三倍，使得SiC具备优异的散热能力，在高功率密度应用中可降低结温、缩减冷却系统规模。同时，SiC晶格结合力强，化学/机械稳定性高，不易因热应力开裂，在极端环境下保持可靠。

4）高击穿场强：SiC的临界击穿场强约为3MV/cm，为Si的10倍，意味SiC器件可以承受更高电压而不击穿。得益于此，SiC高压器件所需的漂移区可以做得更薄、掺杂更高，从而显著降低导通电阻。在相同耐压下，SiC器件单位面积漂移层电阻理论上可降低至硅的1/300。这使SiC器件能轻松实现600V至数千伏的耐压，同时保持极低导通损耗。

得益于以上特性，SiC成为车用电驱、光伏逆变、电网变换等领域的首选新型功率半导体材料。随着产业发展晶圆尺寸由2英寸、4英寸逐步扩大到6英寸、8英寸乃至12英寸，晶体缺陷密度大幅降低，材料供应和良率持续改善，碳化硅正从小众逐步走向大规模产业化。

二、适配超高功率密度的封装场景

AI芯片在HBM高带宽内存的堆叠与大芯片集成下，传统封装难以满足带宽与互连密度，TSMC的CoWoS、三星的I-Cube等成为高端AI器件的主流路径。CoWoS通过硅中介层实现数万至数十万条微凸点互连，把GPU与多颗HBM封装在同一基板上，提供数TB/s级内存带宽与宽I/O。随着NVIDIA Hopper/Blackwell等平台的放量，CoWoS产能成为行业瓶颈。

当前主流方案采用硅中介层承担超大规模互连，下方为有机ABF载板，上方以铜热盖/均热板与导热界面材料连接系统散热，机房端多采用液冷或浸没式冷却系统提升换热效率。大面积硅中介层（跨越两倍以上光罩尺寸）承载多颗HBM与一到两颗大型计算芯片，封装整体热密度显著提高。硅中介层的热导率与机械刚性、以及与有机ABF基板的热膨胀系数差异，容易引发翘曲与可靠性挑战。

在SiC中介层路径中，因SiC热导率显著高于硅，且具有高硬度与低热膨胀系数，有助于降低热点温度、抑制翘曲。作为散热基座时，SiC可缩短热扩散路径，提升整体散热与机械稳定性，有望承载更大面积与更高I/O密度的中介层设计。

三、高击穿电场强度特性可解决800V耐压难题

随着GPU密度提升与高带宽内存集成，AI机柜正在向更高功率密度演进，传统供电方案在高功率场景下面临电流上行、母排/线缆铜耗与连接器发热压力增大的系统性问题，行业开始评估并推进更高电压等级的直流配电方案，以降低电流、降低配电损耗并提升功率密度，以800V HVDC为代表的高压直流母线方案开始进入工程阶段。

高耐压是800V HVDC的第一门槛，SiC更容易在高压等级下兼顾低损耗与小体积。高压直流母线对功率器件的耐压等级、浪涌与过压保护提出更高要求；在同等耐压等级下，SiC凭借更高击穿电场强度，器件设计可在导通电阻与芯片面积之间取得更优折中，从而更有利于高功率密度与高效率实现。

AIDC高功率密度使散热从“成本项”变成“约束项”，SiC的热管理优势更多体现在器件与模块层面的结温控制与封装可靠性。在高压高功率密度电源中，器件结温与热循环可靠性直接影响系统稳定性；SiC较高的热导率与更高允许结温，为模块热设计与功率密度提升提供更大余量（例如更紧凑封装、更高功率密度布局）。

四、核心标的

天岳先进：国内宽禁带碳化硅衬底材料龙头，具备从材料到大尺寸产业化的闭环能力，2025年全球导电型碳化硅衬底市占率27.6%位列第一，率先完成12英寸全系列量产并获头部客户订单，产品已批量导入AI数据中心、新能源汽车等场景。

三安光电：核心业务包括氮化镓、砷化镓、碳化硅等化合物半导体材料的外延片和芯片；湖南三安已拥有8英寸碳化硅配套产能1000片/月，碳化硅二极管及MOSFET已批量供货阳光电源、长城、台达等头部客户。

露笑科技：主营6英寸导电型碳化硅衬底片，拥有自主知识产权晶体生长炉；旗下合肥露笑已成功制备12英寸碳化硅单晶样品并完成全流程工艺验证，导电型与半绝缘型产品矩阵成型，规划合肥基地扩产8英寸导电型与12英寸半绝缘型衬底。

中瓷电子：中国电科旗下电子陶瓷外壳领军企业，电子陶瓷外壳产品可作为SiC器件封装的关键材料，有效解决SiC芯片与外部电路的热匹配与电绝缘问题；公司已布局第三代半导体封装用陶瓷基板产品，与国内主流SiC器件厂商开展合作验证。

晶盛机电：国内少数具备8英寸碳化硅衬底整线设备供应能力的企业之一，客户覆盖国内主流SiC衬底厂商；公司自身亦布局碳化硅衬底材料业务，具备从设备到材料的垂直一体化能力。

晶升股份：国内碳化硅单晶生长炉的主要供应商之一，其6英寸/8英寸碳化硅单晶炉已实现批量交付，客户涵盖三安光电、天岳先进等国内头部SiC衬底厂商，并积极布局12英寸碳化硅长晶设备的研发。

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来源：策金说