碳化硅作为第三代半导体材料,优势突出,拥有良好的发展前景,在新能源汽车领域将会是主要的驱动力。早期碳化硅主要应用于LED灯和避雷针等,碳化硅在电子行业中主要用作于抛光膜。碳化硅半导体在军事、航空航天信息通讯、微波设备都均有大量应用。在未来,碳化硅单晶衬底材料大尺寸化获将成为主要的发挥趋势。
碳化硅行业概况
碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。此外,碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于世界上最硬的金刚石(10级),具有优良的导热性能。
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。
碳化硅产业深度调研
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。
第三代半导体材料引发全球瞩目,碳化硅成为半导体技术研究前沿和产业竞争焦点,美、日、欧等国都在积极进行战略部署。当前,国际上第三代半导体材料、器件已实现了从研发到规模性量产的成功跨越,并进入产业化快速发展阶段,在新能源汽车、高速轨道交通、5G通信、光伏并网、消费类电子等多个重点领域实现了应用突破。2020年以来,发达国家纷纷将半导体技术和产业上升到国家安全战略层面,考虑以国家级力量进行技术研发、产业链发展、原材料、生产制造等多维度、全方位的部署。
据中研产业研究院《2022-2027年碳化硅产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告》分析:
随着技术的成熟以及下游需求的快速增长,近年来全球各企业加速布局碳化硅行业,相继推出多款产品。从晶体管(SiC MOSFET)来看,2021年国际上共有10余家公司推出超过200款SiC MOSFET系列产品,击穿电压基本集中在650V和1200V。