AI算力引爆功率半导体,SiC与GaN迎来黄金窗口

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SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)无疑是这轮黄金周期中的“主角”。

2026年盛夏,功率半导体行业迎来了一场多年未见的涨价潮。据21世纪经济报道,全球近20家模拟及功率半导体企业即将于7月1日启动新一轮涨价。

英飞凌年内第二次发函,德州仪器5月率先出手。国内厂商同样密集跟进:扬杰科技自7月1日起将全系列产品价格调涨10%至15%,立昂微自6月15日起对功率芯片业务全系产品调涨10%至15%。

涨价之外,交期也在拉长。主流功率半导体交货周期已普遍延至30周以上。

一家芯片厂商人士向《科创板日报》直言:“AI相关的电源功率订单爆满,根本做不过来。”

这不是一次普通的周期反弹。AI数据中心功耗的指数级攀升,正在把功率半导体从幕后推到台前。

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图片来源:unsplash

功率半导体:每一度电的“精算师”

功率半导体的核心功能,简单说就四个字:变压、变频。

电网输出的交流电是高压、低频的,而GPU、CPU需要的是低压、高频的直流电。从电网到芯片,电能要经过多次转换:降压、整流、稳压、滤波,每一次转换都伴随损耗。功率半导体就是在这个过程中充当“开关”,以极快的速度切断和导通电流,完成电压和频率的变换。

产业链长什么样?功率半导体产业链分为上中下游三层。

上游是半导体材料及设备供应,包括硅片、SiC/GaN衬底外延、光刻机、电子特气等,其中材料衬底技术壁垒最高,高端环节仍由海外主导,国产正加速替代。

中游涵盖芯片设计、制造和封装测试,按集成度可分为功率分立器件(MOSFET、IGBT等)和功率IC两大类。

下游应用市场极为广泛:工业控制、新能源汽车、消费电子、通信设备、智能电网……AI数据中心正成为增速最快的细分市场。

市场有多大?据Global Market Insights数据,全球功率半导体市场2025年估值约557亿美元,预计2026年达588亿美元,2035年有望达到975亿美元,年复合增长率约5.8%。中国市场方面,中商产业研究院数据显示,2025年中国功率半导体市场规模约1871亿元,2026年预计突破2080亿元。

更值得关注的是结构变化。据Yole数据,全球功率半导体市场规模有望从2025年的289亿美元增至2030年的433亿美元,年复合增长率达8.7%,其中AI数据中心相关规模2030年将达106亿美元,占比近四分之一。

材料革命:GaN年增近50%,SiC复合增长25%

功率半导体的性能,归根结底由材料决定。目前行业正从单一的硅时代,走向硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)三者并行的新格局。

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图片来源:国元证券《GaN功率半导体行业报告》(2026年6月8日)

硅(Si)是行业的“压舱石”:成本低、工艺成熟,在中低压场景中仍具统治力。但它的物理性能已逼近天花板。

碳化硅(SiC)则是当之无愧的“高压王者”。它的禁带宽度是硅的3倍,击穿场强是硅的10倍,热导率是硅的3倍。这意味着SiC器件可以在更薄的漂移层上承受更高电压,同时散热更好、损耗更低。据Mordor Intelligence数据,全球SiC功率半导体市场2025年规模约27.3亿美元,预计2030年增至84.1亿美元,年复合增长率达25.24%。SiC的“主战场”是1200V及以上的高压场景:电动汽车主驱逆变器、电网级固态变压器、高压直流输电等。

氮化镓(GaN)是高频时代的“新贵”。它的电子迁移率极高,开关速度比硅快一个数量级,特别适合高频应用,频率越高,变压器、电感等被动元件就可以做得越小。

据国元证券报告,全球GaN功率半导体市场规模将从2025年的5.5亿美元提升至2030年的41.5亿美元,年复合增长率约49.8%。Yole则预测功率GaN器件市场将以42%的年复合增长率从2024年的3.55亿美元增长至2030年的约30亿美元。智能手机仍是当前最大应用场景,但占比预计从高位下降至2030年的28.9%;数据中心有望成为增速最快的增量市场,2030年占比预计提升至37.3%。

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图片来源:国元证券《GaN功率半导体行业报告》(2026年6月8日)

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图片来源:国元证券《GaN功率半导体行业报告》(2026年6月8日)

目前来看,SiC与GaN并非替代关系,而是分工协作:SiC主攻“高压大功率”,GaN主攻“高频高效率”。在AI数据中心场景中,有机构提出“SiC向左,GaN向右”的市场格局,SiC有望统领机房侧应用,而GaN有望在机柜内大规模渗透。

三年复合增长82%:AI数据中心需要多少功率半导体

AI数据中心,正在成为功率半导体行业增速最快、价值量最高的增量市场。

功耗有多夸张?英伟达A100单服务器功率约6.5kW,B300已提升至约15kW,而下一代Rubin平台的单机柜功率将突破600kW。全球数据中心电力需求预计到2030年将达到240至280GW,较2025年约115GW的水平翻倍以上。

功率的急剧攀升,倒逼数据中心供电架构从传统的400V交流系统向800V高压直流(HVDC)架构转型。

传统架构的效率有多低?从变压器到UPS到PDU到服务器PSU到VRM,历经四到五个转换环节,端到端效率仅约85%至88%,意味着每100千瓦机架有12至15千瓦的电力以热量形式白白耗散。而800V HVDC架构将AC-DC转换集中化,用直流母线直接供电到机柜,移除了双转换UPS、机架级降压变压器和PDU,以及每台服务器独立的AC-DC电源。

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来源:摩根大通《First Principles-AI Power Infrastructure》(2026年6月25日)

据摩根大通报告,这一迁移分为三个阶段:当前(2026至2027年),传统215V至400V交流架构仍占主导;短至中期(2027年下半年至2028年),英伟达Kyber机架计划于2027年量产,800V原生机架开始规模放量;中至长期(2028年以后),固态变压器将直接把中压交流电转换为800V直流。

从电网到芯片,半导体含量层层递进:

电网侧,固态变压器(SST)取代传统铜铁变压器,固态断路器(SSCB)取代机械断路器,两者皆以SiC为核心。英飞凌预计SST市场2030年将超过10亿美元。

储能侧,AI负载的剧烈波动需要电池储能系统(BESS)作为缓冲,每个ESS都需要双向DC-DC转换器和电池管理芯片。

机柜侧,800V转48V/12V的中间总线转换(IBC),是GaN的“甜蜜点”。

芯片侧,最后一级的电压调节模块(VRM)将电压降至GPU所需的亚1V级别,同时提供数百安培的电流。VRM正从“横向供电”向“垂直供电”演进。

市场规模有多大?摩根大通预测,AI功率半导体市场规模将从2025年的约27亿美元飙升至2028年的约160亿美元,三年复合增长率高达82%,乐观情景下可突破200亿美元。当前每千瓦半导体含量约为175美元(据英飞凌披露),公司给出的指引区间为100至250美元。

从材料维度看,摩根大通预计2028年硅市场规模约112亿美元,SiC约31亿美元,GaN约17亿美元。摩根大通预计SiC每千瓦含量将从当前的30美元长期提升至60美元,GaN从3美元跃升至46美元。Yole预测SiC、GaN在数据中心的规模复合增长率分别达29.5%和46.3%。

涨价潮:交期30周,涨幅最高25%

2026年以来功率半导体的密集涨价,本质上是供给刚性约束与AI需求爆发的共振。

需求端,AI数据中心是最大的增量来源。据央视财经报道,安徽滁州某功率半导体企业产线已调整为两班倒,订单排产周期延伸至四至五个月。主流功率半导体交期已普遍拉长至30周以上,部分高压器件更长,销售端已从单纯涨价演变为“涨价+缺货”并存。

供给端,功率半导体产能扩张缓慢。台积电、三星陆续削减八英寸晶圆产能,据TrendForce预估,2026年全球八英寸产能将正式进入负增长。2026年全球前十大晶圆代工厂的平均八英寸产能利用率已回升至近90%。

涨价结构呈现明显分化:AI服务器、数据中心专用电源管理芯片及高压信号链模拟芯片涨幅为15%至25%;工业自动化、储能隔离芯片涨幅为10%至15%;低端消费类品类调价温和。

业内人士判断,本轮涨价周期仍将持续一段时间,行业将加速低端产能出清,市场份额将向具备IDM全链条能力、且涉足高景气赛道的头部芯片企业集中。

竞争格局与风险:英飞凌占近两成,44条产线在路上

全球功率半导体市场目前仍由欧美、日系IDM大厂主导。据Global Market Insights数据,2025年英飞凌以超过19.5%的市场份额位居全球第一,前五名企业(英飞凌、安森美、德州仪器、意法半导体、三菱电机)合计占据45.5%的市场份额。在汽车功率半导体细分市场,英飞凌以约24.2%的市占率位居首位。

中国厂商正在快速崛起。据英飞凌2025财年第二季度财报,2024年全球功率半导体市场中,士兰微以3.3%的市场份额跃升至全球第六,比亚迪以3.1%位居第七。在GaN功率器件领域,据DIGITIMES调查数据,英诺赛科2025年全球市占率约32%,稳居龙头地位。英诺赛科也是全球首家实现8英寸硅基氮化镓晶圆量产的企业。

日本功率半导体产业近期出现重大整合。2026年3月27日,罗姆、东芝与三菱电机宣布签署谅解备忘录(MoU),计划整合三方功率半导体业务并成立合资公司。据Omdia数据,若三方整合完成,新公司市占将达约11.3%,跃居全球第二,仅次于英飞凌。

要注意的是,功率半导体具有明显的周期属性,若AI数据中心建设节奏放缓或下游需求不及预期,行业可能面临景气回落。全球GaN晶圆线建设加速,据国元证券报告,截至2025年全球建成及在建GaN晶圆线合计约44条,若产能集中释放而需求增速放缓,可能引发价格竞争。

SiC与GaN虽处渗透率提升阶段,但若硅基器件在性能上取得突破或新型半导体材料加速产业化,可能改变现有竞争格局。功率半导体产业链高度全球化,地缘冲突、贸易摩擦、原材料出口管制等因素可能冲击供应链稳定。部分功率半导体公司股价已大幅上涨,若实际业绩不及市场一致预期,可能面临估值回调压力。

功率半导体的“黄金五年”

功率半导体正站在一个结构性增长的起点上。

短期看,涨价周期仍将持续。AI数据中心、新能源、光伏储能三大需求同时爆发,而多数新产能预计在2026年底或2027年后才会释放。

中期看,AI数据中心是最大的确定性增量。据Yole预测,全球功率半导体市场规模有望从2025年的289亿美元增至2030年的433亿美元,年复合增长率达8.7%,其中AI数据中心相关规模2030年将达106亿美元,占比近四分之一。800V HVDC架构普及、固态变压器商业化、垂直供电渗透,每一重技术变革都在提升单千瓦的半导体含量。

长期看,汽车电动化与智能化是另一条重要的增长曲线。OBC从6.6kW向22kW升级、48V架构的普及、激光雷达和ADAS对低压高功率负载的需求,都在为功率半导体开辟新的应用场景。

功率半导体,正在成为AI时代不可或缺的“电能算力”底座。它的价值,不仅在于“开关”电能的物理功能,更在于支撑算力持续扩张的基础设施能力。理解了功率半导体,就理解了AI时代的能源逻辑。


数据来源:Global Market Insights Inc、Mordor Intelligence、Yole Group、中商产业研究院、TrendForce

研报来源:

摩根大通-《First Principles - AI Power Infrastructure: Following the Power》(2026年6月25日)

国元证券-《GaN功率半导体行业报告》(2026年6月8日)

英飞凌-《2025财年第二季度财报》(2025年5月)

DIGITIMES-《2025年全球GaN功率元件市场调查报告》(2025年12月)

Omdia-《全球功率半导体市场份额报告》(2026年3月)

报道来源:

21世纪经济报道-《7月1日起集中调价,全球近20家半导体企业开启新一轮涨价潮》(2026年6月30日)

科创板日报-《“我们AI相关的电源功率订单爆满,根本做不过来”!功率半导体再启阶梯式调价》(2026年6月27日)

央视财经-《功率半导体紧缺涨价!企业忙扩产,行业进入新一轮景气周期》(2026年6月28日)

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