碳化硅行业跟踪报告之一：充分受益AI数据中心及AR眼镜等行业增长，天岳先进进入业绩快速增长期

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2025 年 2 月 27 日 行业研究 充分受益 AI 数据中心及 AR 眼镜等行业增长，天岳先进进入业绩快速增长期 ——碳化硅行业跟踪报告之一 电子行业 买入（维持） 作者 分析师：刘凯 执业证书编号：S0930517100002 021-52523849 kailiu@ebscn.com 分析师：于文龙 执业证书编号：S0930522100002 021-52523587 yuwenlong@ebscn.com 行业与沪深 300 指数对比图 -10%3%17%30%44%02/2405/2408/2411/24电子行业沪深300 资料来源：Wind 一、 受益于新能源汽车、光伏储能、数据中心等拉动，碳化硅器件市场规模将快速增长 碳化硅是一种由碳和硅元素组成的化合材料，具有较高硬度和优异的物理化学性能。碳化硅材料拥有耐高压、耐高频、高热导性、高温稳定性、高折射率等特点，可作为诸多行业实现降本增效的关键性材料。碳化硅材料率先促进半导体行业变革，并开始在更多领域替代和补充硅基技术。 相较于硅基半导体，以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体在材料端至器件端的性能优势突出，具备高频、高效、高功率、耐高压、耐高温等特点，是未来半导体行业发展的重要方向。其中，碳化硅展现出独特的物理化学性能。碳化硅的高禁带宽度、高击穿电场强度、高电子饱和漂移速率和高热导率等特性，使其在电力电子器件等应用中发挥着至关重要的作用。这些特性使得碳化硅在 xEV 及光伏等高性能应用领域中具有显著优势，尤其是在稳定性和耐用性方面。 碳化硅材料在功率半导体器件、射频半导体器件及新兴应用领域具有广阔的市场应用潜力。碳化硅材料通常被用于制作碳化硅衬底或碳化硅外延片，其中碳化硅衬底可被广泛应用于功率半导体器件、射频半导体器件以及光波导、TF-SAW 滤波器、散热部件等下游产品中，主要应用行业包括 xEV、光伏及储能系统、电力电网、轨道交通、通信、AI 眼镜、智能手机、半导体激光等。 从 2019 年到 2023 年，碳化硅功率半导体器件市场显著增长。全球碳化硅功率半导体器件在全球功率半导体器件市场中的渗透率由 1.1%增至 5.8%，预计于 2030 年将达到 22.6%。 分应用领域，从 2019 年到 2023 年，应用于 xEV 的碳化硅功率半导体器件全球收入的复合年增长率高达 66.7%，而从 2024 年到 2030 年，xEV 领域的复合年增长率仍高达 36.1%，将继续引领全球碳化硅功率半导体器件市场的增长。光伏储能、电网、轨道交通领域亦表现出强劲的增长势头，未来预测期间的复合年增长率将分别达到 27.2%、24.5%及 25.3%。 图 1：全球碳化硅功率半导体器件市场规模（分应用领域），以销售收入计 资料来源：Yole、弗若斯特沙利文 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 电子行业 二、 碳化硅衬底制造难度大，未来市场规模增速快 碳化硅衬底是指以碳化硅粉末为主要原材料，经过晶体生长、晶锭加工、切割、研磨、抛光、清洗等制造过程后形成的单片材料，是用于制作宽禁带半导体及其他碳化硅基器件的基础材料。碳化硅衬底研发和制造过程高度复杂，涉及材料科学、热动力学、半导体物理、化学、计算机模拟、机械等多学科交叉知识的应用。 以销售收入计，全球碳化硅衬底市场由 2019 年的人民币 26 亿元增长至 2023年的人民币 74 亿元，复合年增长率为 29.4%。预计到 2030 年，市场规模将有望增长至人民币 664 亿元，复合年增长率为 39.0%。 图 2：全球碳化硅衬底市场规模，以销售收入计 资料来源：天岳先进招股书，注：市场规模仅包括外销，自产自用数据不计算在内 三、 AR 眼镜为碳化硅行业的增长带来新动力 AR 眼镜发展不尽如人意的核心在于用户体验不佳。用户期望的是像科幻电影、动画中那样高科技、便捷、无门槛的使用体验。然而，无论是 Google Glass 最初的棱镜方案，还是后来的自由曲面方案、Birdbath 方案，都是通过复杂的镜面反射实现 AR 画面投影，存在视场不足、透光性差、镜片厚重等问题。 衍射光波导技术带来了颠覆性的变化。衍射光波导技术可以将光学系统做得非常薄，使 AR 眼镜设计更加轻便和时尚，接近普通眼镜的外观。通过优化衍射光栅的设计，光波导可以实现较大的视场角，让用户看到更广阔的虚拟画面。 图 3：Digilens 公司的衍射光波导原理示意图 资料来源：天科合达公众号 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 电子行业 衍射光波导最初设计制作在玻璃镜片上，但玻璃材料在镜片重量、加工难度、彩虹效应、视场角、散热性能以及硬度与耐磨性等方面存在诸多不足，限制了其在AR 眼镜上的应用。无色透明的碳化硅半导体材料因其高折射率、高硬度和优异的导热性能而被视为制作 AR 镜片的理想材料，成为了下一代衍射光波导镜片的不二选择。 四、 AI 数据中心对碳化硅需求量快速提升 碳化硅和氮化镓作为宽禁带半导体的“门面”，具备宽禁带、高导热率、高击穿场强、高饱和电子迁移率的物理特性，能耐高压、高温、高频，满足高效率、小型化和轻量化的场景要求。随着技术的不断升级，宽禁带半导体的性能被进一步开发，二者已经不再局限于新能源汽车和消费电子市场，而是向 AI 数据中心领域强势“破圈”。 在 AI 数据中心领域，碳化硅具有极小的反向恢复损耗，可以有效降低能耗，因此主要应用在 AI 服务器电源的 PFC（功率因数校正）中，现在多数企业都在采用碳化硅二极管替代硅二极管，碳化硅 MODFET 替代硅 MOSFET。而氮化镓主要得益于其栅极电容和输出电容对比硅更小，导通电阻较低，反向恢复电荷很小，因此开关损耗和导通损耗较低。所以氮化镓主要应用在服务器电源的 PFC 和高压 DC/DC（直流转直流电源）部分，用氮化镓 MOSFET 替代硅 MOSFET。 特别是在服务器电源的 PFC 中，碳化硅 MOSFET 具有的高频特性，可以起到高效率、低功耗的效果，提升服务器电源的功率密度和效率，缩小数据中心的体积，降低数据中心的建设成本，同时实现更高的环保效率。 碳化硅主要应用于 AI 数据中心电源的机架电源 AC/DC 级。碳化硅 MOSFET 可用于构建电源供应单元（PSU）的功率因数矫正（PFC）电路，以替代硅基MOSFET。相较硅基 MOSFET，碳化硅 MOSFET 拥有更高的开关频率和更低的反向恢复损耗，可以有效减少元件数量，增加电源功率密度，并提升 AC/DC 级的能量转换效率。使用碳化硅 MOSFET 的 PSU 的功率密度可以达到硅基功率器件 PSU 的 2 倍以上，并且可以将电力转换效率最高提升约 1%。 受益于大语言模型技术发展和生成式 AI 的快速渗透，全球 AI 市场规模快速增长。数据中心中的传统硅基供电系统效率约为 85%至 88%，有 12%至 15%的电能以热能形式浪费。碳化硅功率半导体器件有助于提升能源效率、降低运营成本，并支持数据中心的可持续发展战略。此外，A