AI带火的不仅是存储，碳化硅氮化镓“闷声发大财”

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近日，中国科学院院士郝跃、西安电子科技大学教授张进成团队首创“离子注入诱导成核”技术，基于该技术制备的氮化镓微波功率器件，在X波段和Ka波段输出功率密度分别达42瓦/毫米和20瓦/毫米，将国际纪录提升30%~40%，解决了宽禁带半导体的共性散热难题。
近几年，全球功率半导体市场展现出强劲增长动能。中商产业研究院发布的报告显示，全球功率半导体市场规模从2020年的4115亿元增至2024年的5953亿元，年复合增长率达9.67%。2025年，全球功率半导体市场规模达到6101亿元。随着本土化进程加速和技术升级，中国功率半导体市场规模突破1800亿元。
宽禁带半导体技术加速升级
2025年全球功率半导体市场在新能源、AI、高端制造等下游需求拉动下，实现稳步增长。其中，以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体已逐渐成为关键增长极。
在碳化硅领域，车规级应用成为技术突破的核心场景。2025年，国内碳化硅器件技术呈现两大突破：一是高耐压芯片量产落地，比亚迪半导体推出全球首款可批量装车的1500V高耐压大功率碳化硅芯片，专为全域千伏高压架构设计，搭配双面银烧结封装技术，实现5nH低杂散电感与200℃高温工作能力，动态损耗较传统器件大幅降低，并配套超级e平台实现量产，支撑“闪充5分钟，畅行400公里”的快充体验，突破了高压电驱系统的核心瓶颈。二是大尺寸晶圆产能释放，株洲中车中低压功率器件产业化项目完成8英寸碳化硅晶圆线通线，仅用11个月便完成从施工到通线，重点突破精细光刻、沟槽刻蚀等五大核心工艺，可满足第四代、第五代碳化硅产品量产需求，同期其第四代沟槽栅碳化硅 MOSFET已完成定型，车规级碳化硅模块实现小批量交付，大幅缓解国内高端碳化硅器件供给缺口。
国外企业方面，英飞凌在2025财年年报中披露，其CoolSic产品线全年营收达15.3亿欧元，同比增长52%，占公司总营收的12.7%。公司在马来西亚居林的12英寸碳化硅晶圆厂于2025年第二季度实现满产运行，月产能达2万片，成为全球首个大规模量产12英寸碳化硅晶圆的企业。这一里程碑被Yole评价为“开启了碳化硅成本下降的新拐点”。
意法半导体宣布，其位于意大利卡塔尼亚的新型碳化硅外延生长设备投入运营，单炉产能提升30%，良率提高至92%以上。该公司2025年前三季度财报显示，碳化硅相关收入已达14.8亿美元，全年有望突破20亿美元。
氮化镓方面，尽管碳化硅主导车载高压应用，但氮化镓在中低压高频场景中的优势日益凸显。Yole的数据显示，2025年全球氮化镓功率器件市场规模为6.1亿美元，同比增长38%。其中，数据中心电源、工业电源和高端消费电子是三大增长引擎。

英飞凌的氮化镓产品

氮化镓在技术方面主要聚焦大尺寸晶圆量产与高集成化技术升级。英诺赛科在2025年完成8英寸氮化镓晶圆产线二期扩建，月产能从1.3万片提升至2万片，成为全球最大规模8英寸氮化镓量产基地之一，同时推出第三代700V氮化镓器件，芯片面积大幅缩减，并实现100V双向器件及合封氮化镓IC量产，与意法半导体、联合汽车电子达成深度合作，拓展新能源汽车车载电源场景。此外，氮化镓在AI数据中心电源领域的应用快速突破，Navitas推出的100V GaN FET产品线，采用先进的双面冷却封装，专为54V输出级的同步整流FET或中间总线转换器优化，其超高密度和热管理能力可满足下一代AI计算平台的功率需求，推动数据中心电源转换效率持续提升。
值得注意的是，2025年宽禁带半导体的核心技术瓶颈已从材料与芯片制造转向封装与可靠性。碳化硅器件工作温度可达200℃，氮化镓功率密度更是超过100W/cm3，传统为硅基器件设计的TO-247封装等形式，存在寄生电感大、散热效率低等问题，无法发挥宽禁带器件的性能优势。为此，无引线键合封装、双面冷却、嵌入式封装等新型封装技术成为行业研发重点，银烧结、铜柱凸点等先进封装材料与工艺，正在从高端逻辑芯片领域向功率器件领域渗透，推动宽禁带器件与系统需求的深度适配。
硅基功率器件持续优化
尽管宽禁带半导体加速渗透，但硅基功率器件凭借成熟的工艺、稳定的性能与成本优势，在2025年仍占据市场主导地位，技术发展聚焦“高效化、模块化、定制化”，与宽禁带器件形成互补共生格局。
IGBT作为硅基功率器件的核心品类，技术升级聚焦模块化与车规级可靠性提升。2025年，车规级IGBT模块向高电流、低损耗方向迭代。同时，IGBT与驱动电路、保护电路的集成化趋势明显，智能功率模块（IPM）在工业自动化、家电变频等领域的渗透率持续提升，简化了下游客户的系统设计流程。
MOSFET器件则呈现“定制化、高端化”发展趋势。尚鼎芯科技等专注于定制化MOSFET的企业，凭借柔性化设计能力绑定多家行业头部客户，覆盖工业控制、消费电子、新能源储能等细分领域，并成功赴港IPO，募资用于研发中心建设及产能扩充，重点突破车规级定制化器件技术，抢抓定制化功率器件在细分市场的增长潜力空间。此外，高压MOSFET技术持续突破，在光伏逆变器、工业电源等领域的应用不断拓展，与碳化硅器件形成差异化竞争。
硅基与宽禁带功率器件并非替代关系，而是在不同应用场景形成互补。在中低压、低成本需求场景，硅基器件仍将长期主导；而在高压、高效、小型化需求突出的新能源汽车、AI数据中心、高端工业等领域，宽禁带器件将逐步实现替代，两者协同推动功率半导体行业的整体升级。IC Insights指出，在未来五年内，IGBT仍将承担全球约55%的电动乘用车主驱以外的电控任务，如OBC、DC-DC转换器和热管理系统。
先进封装成为性能提升关键
2025年，封装技术从行业“后端工序”跃升为“性能决定因素”，无论是AI芯片的算力提升，还是功率器件的能效优化，都高度依赖封装技术的突破。更重要的是，AI芯片封装与功率模块封装两条看似独立的技术路径，因热管理、高密度集成等共同瓶颈，呈现出明显的跨领域融合趋势。

安森美的碳化硅产品

在AI驱动下，高密度互连与极致信号完整性成为封装技术的核心追求。台积电的CoWoS封装作为高端AI芯片的核心支撑技术，2025年年底月产能已达7.5万~8万片，行业普遍预计2026年将向10万片以上水平迈进。NVIDIA的Blackwell架构GPU便采用CoWoS-L技术，连接两个高性能逻辑芯片与8层HBM3e，若没有封装能力的跃升，此类高算力芯片就无法规模化生产。而这种高密度封装技术的核心优势，正逐步被功率半导体行业借鉴，用于解决多芯片集成后的互连与散热问题。
功率模块领域的封装技术升级呈现“集成化、系统化”趋势。传统功率模块多为单芯片封装，而2025年行业已普遍向多芯片集成演进，一个完整的电机驱动模块可能包含多个碳化硅 MOSFET、驱动电路、保护电路、电流传感器，甚至集成散热器，传统封装形式已无法满足需求。为此，2.5D/3D封装、扇出晶圆级封装、Chiplet异构集成等技术在功率器件领域的应用加速，长电科技、通富微电和华天科技等本土封测企业，正持续提升在Chiplet、2.5D/3D集成等领域的能力，推动功率模块从“器件集成”向“系统集成”转型。
热管理成为跨领域技术融合的核心纽带。AI加速器与电动车逆变器均面临功率密度不断攀升带来的散热挑战，CoWoS封装需要处理数百瓦的芯片功耗，碳化硅模块则要应对持续的高温工作环境，两者都在推动热界面材料、高效散热结构的技术创新。全球数据中心用电量预计在本十年中期逼近800 TWh，AI系统对电源级功率密度与热管理的要求快速逼近材料与封装极限，这倒逼功率器件封装与AI芯片封装在散热技术上实现协同创新，石墨等高效热界面材料、系统级冷却方案的应用范围持续扩大。
展望未来，随着新能源汽车高压平台普及、AI数据中心规模扩张、可再生能源装机量提升，功率半导体行业的技术迭代将持续加速，先进封装、宽禁带集成、智能化等方向将成为核心竞争领域，产业链整合与供应链安全将成为企业发展的重要考量。

作者丨许子皓编辑丨张心怡美编丨马利亚监制丨赵晨

陪着寂寞看孤单

文章说氮化镓功率密度超100W/cm³，但没提高频下信号完整性咋保障，就像高速路上车多却没修好路，容易堵，我有点担心

mulunbo

碳化硅和氮化镓全行业亏损