"十五五"時期能源結構深度轉型與制造業高端化升級的雙重驅動下,SiC功率器件不僅是提升能源轉換效率、降低系統能耗的關鍵路徑,更是保障國家能源安全與產業競爭力的戰略性環節,其技術自主化水平直接決定我國在全球功率半導體產業格局中的話語權。當前,中國SiC功率器件行業正處于技術成熟度跨越與產業化能力躍升的關鍵窗口期。
在全球能源革命與數字化轉型的浪潮中,第三代半導體材料碳化硅(SiC)憑借其高耐壓、高導熱、低損耗的物理特性,正重塑功率電子產業格局。作為新能源汽車、光伏儲能、5G通信等領域的核心器件,SiC功率器件不僅承載著技術升級的歷史使命,更成為推動全球產業鏈重構的關鍵力量。中研普華產業研究院發布的《2026-2030年中國SiC功率器件行業全景調研與發展趨勢預測研究報告》指出,行業正經歷“技術突破-產能擴張-生態重構”的三重躍遷,市場規模持續擴張,技術迭代加速,應用場景不斷拓展。
一、市場發展現狀:技術突破與場景深化的雙向驅動
(一)技術迭代加速,性能邊界持續拓展
SiC功率器件的技術突破正推動其應用邊界不斷延伸。在新能源汽車領域,800V高壓平臺車型的普及顯著提升了SiC功率模塊的滲透率。相比傳統硅基IGBT,SiC模塊可降低導通損耗,提升電機效率,延長續航里程。其高頻特性可提升逆變效率,降低系統成本,推動風光儲一體化發展。5G通信領域,碳化硅器件的高頻特性支持更高頻段的信號放大,滿足了5G基站對信號傳輸質量的要求,華為、中興等企業已實現碳化硅器件的自主供應。
技術突破的背后,是產業鏈各環節的協同創新。襯底環節,天科合達、山東天岳等企業通過優化晶體生長工藝,將微管密度大幅降低,產品性能接近國際水平;外延環節,瀚天天成、天域半導體等企業采用高溫化學氣相沉積(HTCVD)工藝,提升外延層均勻性,減少缺陷密度;器件制造環節,比亞迪半導體、華潤微等企業通過垂直整合快速崛起,1200V/1700V碳化硅MOSFET實現量產,導通電阻顯著降低,滿足市場對高性能器件的需求。
(二)應用場景深化,從“高端替代”到“全場景覆蓋”
SiC功率器件的應用場景正從高端市場向全場景覆蓋延伸。新能源汽車領域,800V高壓平臺車型的普及推動SiC模塊從高端車型向主流車型滲透。光伏儲能領域,組串式逆變器對高效、高可靠性的需求催生SiC器件的新增長點,其轉換效率較傳統硅器件顯著提升,推動系統成本降低。工業電源領域,碳化硅變頻器在提升電機效率、降低能耗方面的優勢顯著,成為智能制造升級的關鍵支撐。消費電子領域,快充適配器、AR/VR設備對高效電源管理的需求激增,碳化硅器件憑借其高頻、低損耗特性,成為這些新興領域的技術首選。
中研普華產業研究院分析認為,SiC功率器件的應用深化源于三大驅動力:一是技術成熟度提升,器件性能接近理論極限;二是成本下降,規模效應與國產化替代推動價格持續優化;三是政策支持,國家“十四五”規劃將第三代半導體列為戰略性新興產業,累計投入巨額研發資金,碳化硅器件納入《重點新材料首批次應用示范指導目錄》,享受企業所得稅優惠和研發費用加計扣除等政策支持。
二、市場規模:從“追趕者”到“引領者”的跨越
(一)全球市場:新能源汽車主導,多領域協同增長
全球SiC功率器件市場規模預計將在未來幾年保持顯著增長態勢,新能源汽車仍是核心增長引擎,其貢獻率將持續提升。中研普華產業研究院預測,到2030年,新能源汽車領域將貢獻全球SiC功率器件市場需求的半數以上。光伏儲能與工業電源市場則成為第二增長曲線,隨著組串式逆變器占比提升,碳化硅器件在提升轉換效率、降低系統成本方面的優勢日益凸顯。工業電機能效標準趨嚴,推動企業加速替換傳統硅基器件,碳化硅變頻器需求持續釋放。此外,消費電子、航空航天等新興領域的需求逐步落地,例如快充適配器、AR/VR設備對高效電源管理的需求激增,預計消費電子領域碳化硅器件市場規模年復合增長率將保持高位。
(二)中國市場:國產化替代加速,生態競爭力提升
中國SiC功率器件市場正從“規模擴張”向“價值躍升”轉型。中研普華數據顯示,中國市場規模占全球比例持續提升,國產化率突破關鍵節點。這一成就得益于產業鏈上下游的協同創新:上游襯底環節,6英寸導電型襯底實現規模化生產,8英寸技術進入研發中試階段,成本較五年前下降顯著;中游器件制造環節,肖特基二極管、MOSFET等產品性能接近國際水平,頭部企業占據全球新能源汽車碳化硅模塊較高市場份額;下游應用環節,新能源汽車、光伏儲能等領域的本土需求為國產器件提供了廣闊市場空間。
政策與市場的雙重拉動下,中國SiC產業生態日益完善。長三角地區聚焦高端器件研發與制造,代表企業包括斯達半導、宏微科技;珠三角地區主攻材料創新與設備突破,代表企業有天岳先進、露笑科技;京津冀地區則布局整車應用與工業配套,代表企業為比亞迪、中車株洲所。三大產業集群的形成,標志著中國SiC產業從“單點突破”轉向“全鏈協同”。
根據中研普華研究院撰寫的《2026-2030年中國SiC功率器件行業全景調研與發展趨勢預測研究報告》顯示:
三、未來市場展望
(一)技術融合:從“性能提升”到“生態重構”
未來五年,SiC功率器件行業將呈現三大技術融合趨勢:一是8英寸晶圓量產,隨著晶圓尺寸從6英寸升級至8英寸,單片芯片數量提升,單位成本大幅下降,同時GaN-on-SiC異質集成技術通過融合氮化鎵的高頻特性與碳化硅的高耐壓特性,為5G基站、數據中心電源等場景提供更高效率的解決方案;二是智能化封裝,嵌入式SiC模塊將驅動、保護、傳感功能集成于單一封裝,體積縮小,功率密度提升,上海碳化硅產業創新中心推出的“器件云”平臺,整合了全球供應商資源,使中小企業研發成本顯著降低,推動了智能化封裝技術的普及;三是超結溝槽柵復合結構,傳統平面型MOSFET結構正被超結(Super Junction)與溝槽柵(Trench Gate)技術取代,未來三年,超結溝槽柵復合結構將成為高端SiC MOSFET的主流設計方向,推動器件性能向理論極限逼近。
(二)生態共贏:從“競爭博弈”到“開放協作”
行業生態將從“零和博弈”轉向“開放協作”,形成“車企-能源企業-科技公司-政府”四方協同格局。車企通過開放供應鏈,推動SiC器件的規模化應用;能源企業通過車網互動參與電力市場交易,提升能源利用效率;科技公司通過技術授權與生態合作賦能車企,例如華為“鴻蒙智行”模式、百度Apollo自動駕駛解決方案;政府則通過政策引導與標準制定規范市場發展。
SiC功率器件行業的成長史,本質是技術突破與場景適配的協同演進史。從高壓平臺與液冷散熱技術推動充電功率向兆瓦級邁進,到AI算法與物聯網技術賦予SiC器件“思考能力”;從磁耦合諧振技術破解傳統有線充電的場景限制,到車路云一體化場站實現“車-路-云”協同控制——每一次技術迭代都在重塑行業價值鏈條,每一次場景拓展都在定義新的市場邊界。
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