金元证券2025年5月发布的功率半导体深度报告显示，碳化硅（SiC）是功率半导体领域中增长最快的细分赛道。2024年全球碳化硅功率器件市场规模约26亿美元，2020-2024年复合增长率高达45.4%。根据Yole预测，2024-2029年全球碳化硅功率器件市场有望保持39.9%的复合增长率至136亿美元。电动汽车是当前碳化硅最大的应用市场，2024年占碳化硅器件市场的74.4%，充电基础设施占7.8%。新兴行业（AI算力中心、智能电网、eVTOL）的碳化硅器件年复合增速预计高达56.4%，渗透率将由2024年的4.7%提升至2029年的17.1%。中国在碳化硅市场中的地位持续提升，8英寸碳化硅外延片2028年需求量预计达103万片，占全球33.4%份额，中国或将成为全球最大碳化硅市场。
碳化硅性能优势：高压、高温、高频的理想材料
碳化硅（SiC）是典型的第三代半导体材料，具有相对于硅（Si）显著更大的带隙（约3.26eV，约为硅的三倍）、更高的击穿场强（约为硅的10倍）和热导率（约为硅的3倍）。这些物理特性使SiC成为高压、大功率、高温电子器件的理想材料。
在功率器件设计中，击穿电压与特征通态电阻关系密切，基本关系式为Ron=5.93×10⁻⁹(BV)²·⁵。传统硅MOSFET在高压下导通电阻随耐压指数级上升，限制了其在600V以上电压的应用。碳化硅的高临界击穿场强允许器件在更高电压下保持较低的导通电阻，使SiC MOSFET在1200V以上电压等级中相较于IGBT具备显著优势。
Wolfspeed研究表明，在低负载条件下，1200V SiC MOSFET和1200V IGBT在相同驱动电流下，SiC MOSFET的导通损耗仅为IGBT的一半，且通过消除关断拖尾电流，其开关损耗相比IGBT可降低多达90%。更高的开关频率允许使用更小的无源元件，系统体积和重量可显著减小，这对于车载逆变器、充电桩等空间受限的应用尤为关键。
市场结构：EV主导，AI/电网/eVTOL成新增长极
2024年全球碳化硅半导体器件市场规模约26亿美元，其中电动汽车占74.4%（约19.3亿美元），充电基础设施占7.8%（约2亿美元）。碳化硅在电动汽车中的应用主要集中于主驱逆变器（牵引逆变器），特斯拉Model 3/Y、比亚迪汉EV等车型已规模化采用SiC MOSFET，800V高压平台车型的放量进一步加速了SiC在电动汽车中的渗透。
新兴行业对碳化硅的需求正在快速崛起。Yole预测，AI算力中心、智能电网、eVTOL等新兴行业对碳化硅器件的需求年复合增速将高达56.4%，碳化硅器件在新兴行业中的渗透率将由2024年的4.7%提升至2029年的17.1%。
AI数据中心是新兴需求中最突出的增量来源。主流AI训练机柜正从传统的10-15kW抬升至30kW以上，高端液冷机柜甚至冲向100kW。一套高密度AI服务器机柜仅功率半导体用料就高达1.2-1.5万美元。800V高压直流（HVDC）集中供电方式的落地高度依赖于碳化硅等高性能功率半导体材料。2024年5月，Navitas宣布其GaNSafe™+Fast-SiC器件被NVIDIA选为下一代800V架构关键元件，PFC峰值效率达99.3%。
储能领域同样为碳化硅打开了增长空间。储能变流器（PCS）目标效率≥98%，SiC的导通电阻和反向恢复损耗远低于传统IGBT，可把损耗降低30-50%，减少空调或液冷负担。KACO基于SiC打造的blueplanet gridsave 92.0 TL3-S是第一款采用碳化硅功率模块的电池逆变器，效率高达98.8%。
外延片大尺寸化：6英寸→8英寸，降本路径清晰
碳化硅外延片正从6英寸向8英寸加速过渡。2020-2024年，6英寸外延片销售额由3亿美元增长至8亿美元（CAGR 29.5%）。8英寸市场规模快速提升，2024年达3.12亿美元，2020-2024年复合增长率186.3%。8英寸SiC外延片占比将由2024年的26%提升至2029年的77.4%，外延片市场规模提升至58亿美元。
销量方面，全球碳化硅外延片从2020年的24.19万片增长至2024年的98.99万片，预计2029年将进一步增长至595.9万片。2024年6英寸销量82.28万片，8英寸销量13.71万片。随着大尺寸技术进一步成熟，预计2029年8英寸碳化硅外延片将增长至378.48万片，年复合增长率94.2%。
8英寸衬底相较于6英寸可切割出更多芯片，单片晶圆芯片产出量增加约1.8倍，显著降低单颗芯片成本。全球主要SiC衬底厂商正在加速8英寸产能布局，Wolfspeed、Coherent、天岳先进等均已推出8英寸产品。2024年11月，天岳先进发布300mm（12英寸）碳化硅衬底产品，进一步扩大成本优势。
中国碳化硅市场：增速领先全球，或成最大市场
中国碳化硅市场增速显著高于全球水平。国内6英寸外延片由2019年的3.4万片增长至2023年的18.8万片（CAGR 52.8%），高于全球同期46.1%的增速。弗若斯特沙利文预测，中国8英寸销量预计在2028年达到103万片，2023-2028年复合增速644.9%，同期全球8英寸碳化硅销量预计为308.1万片，8英寸国内市场需求或占据33.4%的份额。碳化硅外延片整体需求占全球市场份额约40%，中国或将成为全球最大碳化硅市场。
中国碳化硅市场的快速增长受益于三大驱动力：一是全球最大的新能源车市场，2024年中国新能源车出货量占比接近60%，800V车型快速渗透拉动SiC需求；二是全球最大的储能市场，储能PCS用SiC渗透率持续提升；三是全球最大的光伏市场，光伏逆变器用SiC器件需求稳定增长。
投资方向上，建议关注碳化硅产业链各环节的龙头企业：衬底环节关注天岳先进；外延环节关注瀚天天成（未上市）；器件环节关注扬杰科技、三安光电、新洁能、士兰微、华润微、斯达半导。随着碳化硅成本持续下降和渗透率不断提升，产业链各环节均有望受益于行业高增长。
表：碳化硅外延片市场预测（2024-2029E）| 指标 | 2024年 | 2029年预测 | CAGR |
|---|
| 6英寸外延片销量 | 82.28万片 | — | — |
| 8英寸外延片销量 | 13.71万片 | 378.48万片 | 94.2% |
| 8英寸市场占比 | 26% | 77.4% | — |
| 中国8英寸销量 | — | 103万片（2028年） | 644.9% |
