碳化硅（SiC）又叫金剛砂,，密度是3.2g/cm3，天然碳化硅非常罕見,，主要通過人工合成。按晶體結(jié)構(gòu)的不同分類,，碳化硅可分為兩大類：αSiC和βSiC,。

以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體具備高頻、高效,、高功率,、耐高壓、耐高溫,、抗輻射能力強等優(yōu)越性能,，切合節(jié)能減排,、智能制造、信息安全等國家重大戰(zhàn)略需求,，是支撐新一代移動通信,、新能源汽車、高速軌道列車,、能源互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級的重點核心材料和電子元器件,，已成為全球半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)競爭焦點。

 

2020年全球經(jīng)濟貿(mào)易格局處于重塑期,，中國經(jīng)濟內(nèi)外部環(huán)境更加復(fù)雜嚴峻,，但是全球第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逆勢增長。需要認識到,，碳化硅產(chǎn)業(yè)進入了一個新的發(fā)展階段,。

 

碳化硅在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用

碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要包括碳化硅高純粉料、單晶襯底,、外延片,、功率器件、模塊封裝和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié),。

1.單晶襯底單晶襯底是半導(dǎo)體的支撐材料,、導(dǎo)電材料和外延生長基片。目前,，SiC單晶生長方法有物理氣相傳輸法（PVT法）,、液相法（LPE法）、高溫化學(xué)氣相沉積法（HTCVD法）等,。

2.外延片碳化硅外延片,，是指在碳化硅襯底上生長了一層有一定要求的、與襯底晶向相同的單晶薄膜（外延層）的碳化硅片,。實際應(yīng)用中,，寬禁帶半導(dǎo)體器件幾乎都做在外延層上，碳化硅晶片本身只作為襯底,，包括GaN外延層的襯底,。

3.高純碳化硅粉料碳化硅高純粉料是采用PVT法生長碳化硅單晶的原料，其產(chǎn)品純度直接影響碳化硅單晶的生長質(zhì)量以及電學(xué)性能,。

4.功率器件采用碳化硅材料制造的寬禁帶功率器件,，具有耐高溫、高頻,、高效的特性,。按照器件工作形式，SiC功率器件主要包括功率二極管和功率開關(guān)管。

5.終端應(yīng)用在第三代半導(dǎo)體應(yīng)用中,，碳化硅半導(dǎo)體的優(yōu)勢在于可與氮化鎵半導(dǎo)體互補,，由于SiC器件高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性和輕量化等優(yōu)勢,，下游行業(yè)需求持續(xù)增加,，有取代SiO2器件的趨勢。

 

碳化硅市場發(fā)展現(xiàn)狀

 

半導(dǎo)體市場持續(xù)發(fā)力,，碳化硅引領(lǐng)第三代半導(dǎo)體發(fā)展

市場應(yīng)用方面,，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品滲透速度加快，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴張,，汽車電子,、5G通信、快充電源及軍事應(yīng)用等幾大動力帶領(lǐng)市場快速增長,。

2019年,，SiC襯底、外延質(zhì)量繼續(xù)提升,，尺寸不斷擴大,，缺陷密度持續(xù)降低，性價比進一步獲得下游認可,。SiC襯底及同質(zhì)外延方面,，高品質(zhì)6英寸材料商業(yè)化已經(jīng)普及,?？其J全面轉(zhuǎn)向6英寸SiC產(chǎn)品，首批8英寸SiC襯底制樣完成,，預(yù)計2022年實現(xiàn)量產(chǎn),。

Mouser數(shù)據(jù)顯示，2019年各廠家在售的各類SiC,、GaN產(chǎn)品（含功率電子和微波射頻,，不含LED）已經(jīng)接近1300款，較2017年增加了6成,，僅2019年就新增了321款新品,。

近三年Mouser在售的SiC、GaN器件及模塊產(chǎn)品數(shù)量（款）

導(dǎo)通型碳化硅單晶襯底材料是制造碳化硅功率半導(dǎo)體器件的基材,。根據(jù)Yolo公司統(tǒng)計,，2017年4英寸碳化硅晶圓市場接近10萬片；6英寸碳化硅晶圓供貨約1.5萬片,；預(yù)計到2020年,，4英寸碳化硅晶圓的市場需求保持在10萬片左右，單價將降低25%，6英寸碳化硅晶圓的市場需求將超過8萬片,。

 

汽車電子+5G提速,，打開市場增長空間

2019年SiC電力電子器件市場規(guī)模約為5.07億美元，其主要驅(qū)動力為新能源汽車,。而據(jù)中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院數(shù)據(jù),，全球功率半導(dǎo)體分立器件的銷售額約為230.91億美元，綜合Yole的數(shù)據(jù),，SiC,、GaN電力電子器件的滲透率約為2.5%。整體來看,，第三代半導(dǎo)體盡管進展較快,，但仍然處于較早期的產(chǎn)品導(dǎo)入階段。

全球汽車功率半導(dǎo)體市場規(guī)模穩(wěn)步增長,。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院,、英飛凌數(shù)據(jù)，預(yù)計汽車半導(dǎo)體市場2020年將達到70億美元,，復(fù)合增長率6.47%,。電動車市場將是SiC器件成長的主要驅(qū)動力，包括汽車本身的功率半導(dǎo)體部分以及相關(guān)的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的功率半導(dǎo)體部分,。

2019年,，以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體電力電子器件在電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用取得較快進展。國際上有超過20家汽車廠商在車載充電機（OBC）中使用SiC器件,，特斯拉Model3的逆變器采用了意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的全SiC功率模塊,，各汽車制造都計劃于未來幾年在主逆變器中應(yīng)用SiC電力電子器件。