2019-08-27  來(lái)源：IT商業(yè)價(jià)值

今年的碳化硅（SiC）概念頗為火熱。

　　華為自涉足創(chuàng )新投資以來(lái)，投資風(fēng)向便備受市場(chǎng)關(guān)注。2019年4月23日，華為成立哈勃科技投資有限公司。短短半年不到的時(shí)間里，哈勃投資已經(jīng)投資兩家半導體相關(guān)公司，碳化硅相關(guān)的山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司，電源管理芯片設計的杰華特微電子（杭州）有限公司。

大企業(yè)的一些重大措施往往是行業(yè)的風(fēng)向標。

2019年8月23日，華為發(fā)布全球最強算力AI芯片。哈勃科技用投資的方式來(lái)進(jìn)入到芯片生產(chǎn)的上游，也表示華為正圍繞芯片制造打造完整的供應能力，在為將來(lái)的5G通信、物聯(lián)網(wǎng)設備甚至是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品做準備。

　　其實(shí)，在《中國制造2025》在電子信息領(lǐng)域的規劃中，就早已明確提出要大力發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，其中包括以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的寬禁帶半導體電力電子器件制造成套工藝與裝備。

　　碳化硅憑借出色的性能優(yōu)勢被眾多應用行業(yè)寄予厚望。作為新興的戰略先導產(chǎn)業(yè)，碳化硅正被探索、應用到更多的領(lǐng)域，市場(chǎng)正呈現爆發(fā)式增長(cháng)。

　　碳化硅是一種第三代寬禁帶半導體材料，具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場(chǎng)、更高的熱導率、更大的電子飽和度以及更高的抗輻射能力，在電動(dòng)汽車(chē)、電源、軍工、航天等領(lǐng)域備受歡迎，為眾多產(chǎn)業(yè)發(fā)展打開(kāi)了全新的應用可能性，被行業(yè)寄予厚望。

　　5G網(wǎng)絡(luò )建設、大數據傳輸、云計算、AI技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等下游新興需求，對網(wǎng)絡(luò )傳輸速度及容量提出了更高要求。硅材料的負載量已達極限，而碳化硅是制造高溫、高頻、大功率半導體器件的理想襯底材料，綜合性能較硅材料可提升上千倍。第三代半導體材料憑借著(zhù)其優(yōu)異的特性，未來(lái)應用前景十分廣闊。

碳化硅在大自然也存在，就是罕見(jiàn)的礦物寶石莫桑石。人類(lèi)1905年第一次在隕石中發(fā)現碳化硅，現在主要來(lái)源于人工合成。
 

器件市場(chǎng)被國外企業(yè)壟斷

　　從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，碳化硅包括單晶襯底、外延片、器件設計、器件制造等環(huán)節，目前全球碳化硅市場(chǎng)基本被國外企業(yè)所壟斷。

　　在全球市場(chǎng)中，單晶襯底企業(yè)主要有Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日鐵住金、Norstel等，外延片企業(yè)主要有DowCorning、II-VI、Norstel、Cree、羅姆、三菱電機、Infineon等，器件方面，全球大部分市場(chǎng)份額被Infineon、Cree、羅姆、意法半導體等少數企業(yè)瓜分。

　　由于碳化硅產(chǎn)業(yè)環(huán)節如芯片性能與材料、結構設計、制造工藝之間的關(guān)聯(lián)性較強，不少企業(yè)仍選擇采用IDM模式，如羅姆和Cree均覆蓋了碳化硅襯底、外延片、器件、模組全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節，其中Cree占據襯底市場(chǎng)約40%份額、器件市場(chǎng)約23%份額。

　　碳化硅器件在國內光伏逆變器、車(chē)載充電器、充電樁等領(lǐng)域雖已開(kāi)始應用，但國內市場(chǎng)上大部分碳化硅功率器件依賴(lài)進(jìn)口，主要為Cree、Infineon、日本羅姆等占有。

　　1987年成立的美國科銳在碳化硅襯底材料、外延片、器件和模塊領(lǐng)域占據著(zhù)絕對領(lǐng)先地位。

　　前不久，英飛凌宣布以1.39億美元收購初創(chuàng )企業(yè)Siltectra，獲得后者創(chuàng )新技術(shù)ColdSpilt以用于碳化硅晶圓的切割上，進(jìn)一步加碼碳化硅市場(chǎng)。

X—Fab、日本羅姆等企業(yè)早些時(shí)候也相繼宣布將擴大碳化硅產(chǎn)能，碳化硅產(chǎn)業(yè)海外重要玩家已開(kāi)始備戰。

備受關(guān)注的國內企業(yè)

據相關(guān)數據統計，中國約有碳化硅冶煉企業(yè)三百多家，年生產(chǎn)能力近三百萬(wàn)噸。碳化硅加工制砂微粉生產(chǎn)企業(yè)主要分布在河南、山東、江蘇、吉林、黑龍江等省。中國的碳化硅冶煉生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備和單噸能耗達到世界領(lǐng)先水平，黑、綠碳化硅原塊的質(zhì)量水平也屬世界級。

碳化硅粗料已能大量供應，但是技術(shù)含量極高的納米級碳化硅粉體的應用短時(shí)間不可能形成規模經(jīng)濟。碳化硅晶片在我國研發(fā)尚屬起步階段，碳化硅晶片在國內的應用較少，碳化硅材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展缺乏下游應用企業(yè)的支撐。

事實(shí)上，目前整個(gè)碳化硅產(chǎn)業(yè)尚未進(jìn)入成熟期。國內碳化硅產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，與國際水平仍存在差距。在政府政策支持以及市場(chǎng)需求的驅動(dòng)下，國內已初步形成了涵蓋各環(huán)節的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈。

隨著(zhù)碳化硅市場(chǎng)的發(fā)展，國內布局碳化硅等第三代半導體的企業(yè)有望受關(guān)注。

單晶襯底領(lǐng)域企業(yè)主要有山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司，北京天科合達半導體股份有限公司，浙江博藍特半導體科技股份有限公司，河北同光晶體有限公司，中科鋼研節能科技有限公司等。

外延片領(lǐng)域企業(yè)主要有瀚天天成電子科技（廈門(mén)）有限公司、東莞市天域半導體科技公司等。

器件模塊IDM領(lǐng)域企業(yè)主要有中國電子科技集團有限公司，株洲中車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司，北京世紀金光半導體有限公司，泰科天潤半導體科技公司，廈門(mén)芯光潤澤科技有限公司，揚州揚杰電子科技股份有限公司，上海瞻芯電子科技有限公司，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司，深圳基本半導體有限公司等。

作為碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的中游產(chǎn)品，碳化硅外延晶片對整個(gè)產(chǎn)業(yè)起著(zhù)承上啟下的作用。

在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上，目前福建不僅在中游企業(yè)中占據絕對優(yōu)勢，還擁有如閩東電機、東南汽車(chē)、金龍汽車(chē)、科華恒盛、中船重工等碳化硅器件的重要終端用戶(hù)群。通過(guò)與這些用戶(hù)的強強合作，以及終端產(chǎn)品市場(chǎng)的帶動(dòng)，可以形成材料、器件和應用的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈互補式發(fā)展與整體提升。

應用市場(chǎng)前景廣泛，行業(yè)跨度大

碳化硅有許多用途，行業(yè)跨度大，可用于單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等、太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)、半導體產(chǎn)業(yè)、壓電晶體產(chǎn)業(yè)工程性加工材料。

光伏領(lǐng)域是目前碳化硅器件最大的應用市場(chǎng)。

光伏逆變器對光伏發(fā)電作用非常重要，不僅具有直交流變換功能，還具有最大限度地發(fā)揮太陽(yáng)電池性能的功能和系統故障保護功能。國內逆變器廠(chǎng)家對新技術(shù)和新器件的應用還是太少，在光伏逆變器應用上或有突破。

新能源汽車(chē)是碳化硅功率器件的主要增長(cháng)點(diǎn)，將會(huì )逐漸超過(guò)光伏領(lǐng)域。以直流充電樁為例，據CASA測算，電動(dòng)汽車(chē)充電樁中的碳化硅器件的平均滲透率達到10%，2018年整個(gè)直流充電樁SiC電力電子器件的市場(chǎng)規模約為1.3億，較2017年增加了一倍多。

在微電子領(lǐng)域，碳化硅半導體的優(yōu)勢在1000V以上的中高電壓范圍。1200V以上的碳化硅應用領(lǐng)域有新能源汽車(chē)，光伏，機車(chē)牽引，智能電網(wǎng)等，高鐵機車(chē)的牽引電壓在6500V以上，地鐵則一般在3300V左右。

碳化硅半導體的電力電子、微波設備在軍事、航天上均有大量應用。

微波器件領(lǐng)域是整個(gè)碳化硅器件應用的一個(gè)細分市場(chǎng)。微波通訊在軍用領(lǐng)域的一個(gè)典型應用是相陣控雷達，像美國的F/A-18戰斗機，已經(jīng)裝備了碳化硅襯底外延氮化鎵HEMT(高電子遷移率晶體管)。還有地基導彈系統，像薩德系統中的核心器件就是碳化硅襯底外延氮化鎵的HEMT，美軍已基本全面裝備使用，而我國仍未完全立項。

射頻微波領(lǐng)域對應于民用就是通訊領(lǐng)域，也是整個(gè)碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)應用增長(cháng)的關(guān)鍵領(lǐng)域。2018年6月，首個(gè)完整版全球統一5G標準正式出爐。5G的應用會(huì )大大推動(dòng)碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

基于碳化硅材料的功率半導體適合應用于高頻高功率高工作電壓的應用場(chǎng)合。例如，光伏儲能和數據中心服務(wù)器領(lǐng)域，已經(jīng)在廣泛使用碳化硅器件，隨著(zhù)碳化硅MOS的工作電壓的提高，未來(lái)高速鐵路、風(fēng)電等領(lǐng)域也是碳化硅的潛在應用市場(chǎng)。

在航空領(lǐng)域，碳化硅制作成碳化硅纖維，碳化硅纖維主要用作耐高溫材料和增強材料，耐高溫材料包括熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過(guò)濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等。如做成噴氣式飛機的剎車(chē)片、發(fā)動(dòng)機葉片、著(zhù)陸齒輪箱和機身結構材料等，還可用做體育用品，其短切纖維則可用做高溫爐材等。

其他的應用方向像LED產(chǎn)品已實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，是非常大的一個(gè)應用領(lǐng)域，但專(zhuān)利主要被美國的科銳公司所控制。

另外，碳化硅材料具有比硅更好的特性，但并非可以完全取代硅。作為最廣泛的半導體材料，硅仍然具有它的不可替代的應用領(lǐng)域。

面向未來(lái)的碳化硅

美國總統奧巴馬主導成立第三代半導體產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，歐洲的Smart PM(Smart Powe Management)組織，日本的“首相戰略”等，均瞄準并投入巨資推動(dòng)第三代半導體產(chǎn)業(yè)的研究與發(fā)展。大力發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)已在國內外達成共識。

中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數據顯示，預計導電型碳化硅襯底片全球市場(chǎng)規模將從2017年的4億美元增長(cháng)到2022年的16億美元，樂(lè )觀(guān)預測甚至能達到34億美元。半絕緣型碳化硅襯底片全球市場(chǎng)規模將從2017年的4億美元增長(cháng)到2022年的11億美元。

碳化硅存在很多優(yōu)勢，也存在不少問(wèn)題，制作工藝、環(huán)保、價(jià)格在制約進(jìn)一步發(fā)展。隨著(zhù)技術(shù)領(lǐng)域的新突破，必然對多個(gè)重要領(lǐng)域產(chǎn)生很強的推動(dòng)作用。

可以這樣講，得碳化硅未必必然得天下，忽視碳化硅肯定沒(méi)有天下。（綜合）

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