2-15 功率器件（SiC / IGBT / MOSFET / 分立器件 / 功率 IC）
AI 电源的"闸门" — 功率半导体只做一件事：控制电能的转换与传输，类似电能的"CPU"（整流 AC→DC、逆变 DC→AC、DC-DC 升降压、驱动电机）。当 AI 机柜功率从 H100 700W 跃到 GB300 单机架 120kW，供电架构被逼从 12V/48V 向 800V HVDC 演进，功率变换环节需要更高耐压、更低损耗、更高开关频率的器件——这是 SiC / IGBT / 超结 MOSFET 的历史性拐点（
开源证券-2026-06-22-p.3）。这条链此前散落在 2-11-供电网络（板级 PMIC）与 1-04-电力保障 之间，但金石库中 SiC 165 篇 + IGBT 90 篇 + 功率半导体百余篇研报的体量与公司群（20+ 家 A 股龙头）已足以独立成层。GaN 已有专页 GaN功率器件，本页聚焦 硅基 IGBT/MOSFET + SiC，二者互补。
一、这层解决什么
功率半导体按集成度分 分立器件（含模块）／功率模块／功率 IC 三大类。分立器件按结构分二极管、晶闸管、以 MOSFET / IGBT 为代表的功率器件（开源证券-2026-06-22-p.3）。在 AI 数据中心供电链里的角色：
- AC-DC 整流（PSU 一级侧）：高压 MOSFET / SiC 二极管（GaN 也切入此环节）
- 800V→48V 高压 DC-DC：SiC MOSFET 是核心，耐压高、开关损耗低
- 48V→12V/6V 中间母线（IBC）：低压屏蔽栅（SGT）MOSFET
- 储能 / SST 固态变压器：高压 IGBT / SiC 模块
主流演进主线：硅基（IGBT/超结 MOSFET）承担存量 → 第三代半导体（SiC）在高压高频环节加速渗透。据 Yole，到 2030/2031 年 SiC + GaN 将占整个功率半导体市场约 31%（开源证券-2026-07-13-p.4）。
二、市场规模（带源）
| 维度 | 数据 | 来源 |
|---|---|---|
| 全球功率半导体（2025） | 约 $289 亿 | Yole《Status of Power Electronics 2025》/ 开源证券-2026-06-22-p.4 |
| 全球功率半导体（2030E） | $433 亿，CAGR 8.7% | Yole / 开源证券-2026-06-22-p.5 |
| 全球功率半导体（2031E） | $413 亿，2025-31 CAGR 7.1% | Yole / 开源证券-2026-07-13-p.4 |
| AI 数据中心相关功率半导体（2030E） | $106 亿，占整体约 1/4 | Yole / 开源证券-2026-06-22-p.5 |
| 数据中心 SiC 规模 CAGR（2024-2030） | 29.5% | Yole / 开源证券-2026-06-22-p.5 |
| 数据中心 GaN 规模 CAGR（2024-2030） | 46.3% | Yole / 开源证券-2026-06-22-p.5 |
| 全球功率半导体（2022，旧口径） | $608 亿（功率 IC $391 亿 / 分立器件 $289 亿） | Omdia / 华泰证券-p.114 |
| 全球 MOSFET / IGBT 市场（2022） | $127 亿 / $76 亿 | Omdia / 华泰证券-p.114 |
| 应用结构（2025） | 汽车电子 44.7%（2021 口径工业 36% / 汽车 31% / 消费 17%） | Yole / Omdia |
边界口径：市场规模均为全球收入；不同机构对"功率半导体"含/不含功率 IC 口径不一（Yole ~$289 亿为分立+模块口径，Omdia $608 亿含功率 IC）。AI 数据中心增量是当前核心增长引擎，但绝对体量仍远小于汽车电子。
三、竞争格局："海外寡头主导，中国厂商加速崛起"
- 全球寡头：Infineon 2024 年全球功率半导体市占率 17.4%（第一），ON Semiconductor、STMicroelectronics、瑞萨、三菱电机、富士、罗姆等日欧美企业在高压 IGBT / SiC MOSFET 产品矩阵完善（
开源证券-2026-06-22-p.5、华泰证券-p.115）。功率分立器件竞争格局较分散，2022 年 CR8 约 50%，日企占 4 席。 - 中国国产替代加速：2024 年国内企业中 士兰微 份额超 5%（居国内首位），并购整合与新材料放量推动"中国厂商加速崛起"（
开源证券-2026-06-22-p.5、开源证券-2026-07-13-p.4）。 - 主驱 IGBT 模块收敛为头部之争：芯联集成、时代电气、士兰微、斯达半导 领先优势逐步确立，海外份额逐步下降，"未来竞争将收敛为头部厂商的份额切换"（
国信证券-2026-07-17-p.7）。 - SiC 衬底（最上游）：天岳先进 是全球导电型 SiC 衬底龙头，2025 年全球导电型份额 27.6%、8 英寸份额 51.3%（富士经济 /
开源证券-2026-07-12-p.7）。
四、产业链位置（上游材料 · 本层器件 · 下游电源与整机）
五、技术路线与关键环节
| 环节 | 说明 | 代表公司 |
|---|---|---|
| SiC 衬底 / 外延（上游·瓶颈） | 导电型 SiC 衬底 6/8/12 英寸，高压器件底层材料 | 天岳先进、三安光电、晶盛机电 |
| IGBT（车规 / 工业主力） | 主驱模块、高压 IGBT、压接式 IGBT | 斯达半导、时代电气、士兰微、芯联集成、宏微科技 |
| 超结 / 高压 MOSFET（AI 电源） | 超级结 MOSFET、Tri-gate IGBT，用于服务器电源 / 通信电源 | 东微半导、新洁能、Infineon |
| 低压屏蔽栅 MOSFET（SGT） | 48V→12V 大电流环节，成本敏感 | 新洁能、华润微、Vishay、AOS |
| SiC MOSFET / 模块（第三代·增量） | 800V HVDC / SST 高压高频变换 | ON Semiconductor、STMicroelectronics、Infineon、士兰微、芯联集成 |
| IDM 平台（垂直整合） | 晶圆制造 + 器件设计 + 封测一体 | 华润微、士兰微、Infineon |
演进主线：硅基 IGBT / 超结 MOSFET（存量基本盘）→ SiC 在 800V HVDC / SST 高压高频环节加速渗透 → 国产替代从中低端 6 英寸向 8 英寸车规 / AI 电源级爬坡。
六、投资视角
聚焦 "AI 电源新增量 × 国产替代弹性" 双主线：
- SiC 全链条（衬底 → 器件）是 800V HVDC 架构导入下弹性最大、也最"卡脖子"的环节，天岳先进（衬底龙头）+ 器件端 士兰微 / ON Semiconductor 受益最直接。
- 主驱 IGBT 头部集中：份额向 斯达半导 / 时代电气 / 士兰微 收敛，海外退坡是确定性 alpha（
国信证券-2026-07-17-p.7）。 - AI 服务器电源级 MOSFET：东微半导（超结 MOSFET，数据中心 / 算力服务器电源）、新洁能是 AI 电源国产化弹性标的。
- 风险点：AI 数据中心绝对体量仍小于汽车电子（后者占 44.7%），车市需求波动、产能过剩与价格弹性未验证仍是主要下行风险（
开源证券-2026-07-13-p.4）。
本页由金石研报知识库驱动生成，每条市场数据与格局判断均可溯源到 doc_id/页码。GaN 器件见 GaN功率器件，板级电源管理见 2-11-供电网络。子行业内公司深度页持续更新，见各公司页。