碳化硅产业链分为衬底材料制备、外延层生长、器件制造以及下游应用。通常采用物理气相传输法(PVT法)制备碳化硅单晶,再在衬底上使用化学气相沉积法(CVD法)等生成外延片,最后制成相关器件。在SiC器件的产业链中,由于衬底制造工艺难度大,产业链价值量主要集中于上游衬底环节。
随着碳化硅下游市场的超预期发展,碳化硅产业链的景气程度有望持续向好,碳化硅衬底产业也将直接受益于行业发展。目前中国工业生产的碳化硅分为黑碳化硅和绿碳化硅两种,都属于α-碳化硅。其中黑碳化硅含SiC约95%,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。绿碳化硅含SiC约97%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。
2023年中国碳化硅行业发展趋势预测
碳化硅作为第三代半导体材料,是我国重点鼓励发展的产业,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性和基础性产业。为加快推进第三代半导体材料行业的发展,国家层面先后印发《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019版)》、《“战略性先进电子材料”重点专项2020年度项目》等鼓励性、支持性政策。作为第三代半导体核心材料,碳化硅产业将在政策支持下加速发展。
第三代半导体是国家2030规划和“十四五”国家研发计划确定的重要发展方向,是我国半导体产业弯道超车的机会,要重点扶持、协同攻关第三代半导体产业,可以在国内重点扶植3-5家世界级龙头企业,加大整个产业链条的合作力度。碳化硅为增速最快的功率器件,预计2025年全球碳化硅器件市场将超43亿美元。碳化硅未来增量和存量市场上都会有爆发。在全球低碳节能环保的大环境下,以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料凭借其高效率、高密度、高可靠等优势,发挥出越来越重要的作用。
目前,我国的碳化硅功率芯片产品以二极管产品为主,在晶体管方面,若干单位具备一定的产品开发能力,正在进入实现产业化的初期。在国家科技项目和各级政府的支持下,目前国内有多家企业和平台正在建设或已建成多条4~6英寸碳化硅芯片工艺线,这些工艺线的投产,将会大大提升国内碳化硅功率芯片的产业化水平。总体上看,碳化硅有一定优势,尤其在汽车领域把碳化硅的技术进行快速迭代以后,未来还有光伏、风电等更大的市场。