碳化硅前景广阔，国内碳化硅企业全力赶超

Question

如题所述

Answer 1

碳化硅前景广阔
国内碳化硅企业全力赶超
第三代半导体，以碳化硅为代表，因其高频、高效率、高输出、耐高压、耐高温和强抗辐射性等出色性能，符合节能减排、智能制造、信息安全等国家重大战略需求。这些特性使其成为新一代移动通信、新能源汽车、高速轨道列车等产业自主创新发展和转型升级的核心材料和电子元器件，全球半导体技术和产业竞争的焦点。
碳化硅性能优势明显
碳化硅的禁带宽度是硅的三倍，因此碳化硅器件的泄漏电流远小于硅器件，降低了功率损耗。碳化硅能耐高压，其击穿电场强度是硅的十倍以上。此外，碳化硅的热导率比硅更高，使其更易于散发器件的热量。尽管如此，目前碳化硅器件的成本是硅基器件的2.4-8倍，其中衬底成本和外延成本最高，分别占47%和23%。
全球碳化硅衬底市场主要由美国的CREE主导，2018年市场份额达62%，其次是美国的II-VI，市场份额约16%。美国制造商主导着碳化硅市场。
电动 汽车 推动碳化硅市场爆发
新能源汽车的发展推动了碳化硅市场的爆发。随着新能源汽车的普及，功率半导体器件的需求日益增长。在传统燃料 汽车 中，半导体器件的平均价值为355美元，而在新能源汽车中，这一数字增至695美元，几乎翻了一番。特别是功率器件，从17美元增至265美元，增长近15倍。目前，新能源汽车中使用的功率半导体大多数是基于硅的产品。随着技术的进步和产品的成熟，第三代半导体预计将逐渐取代大多数硅基产品，市场对碳化硅的需求日益增长。
碳化硅在光伏产业中的应用
在太阳能应用中，基于硅的传统逆变器的成本约占系统总成本的10%，但却是导致系统能量损耗的主要原因之一。将碳化硅MOSFET或碳化硅MOSFET与碳化硅SBD结合的功率模块的光伏逆变器可将转换效率从96%提高到99%以上，能源消耗降低50%以上，设备使用寿命提升50%，实现减少系统体积、增加功率密度、延长设备寿命和降低制造成本的效果。高效率、高功率密度、高可靠性和低成本是太阳能逆变器的未来发展趋势。在组串式和集中式光伏逆变器中，碳化硅产品有望逐步取代硅基器件。
碳化硅产业链
碳化硅产业链包括上游衬底、中游外延晶片制造、下游器件制造。美国、日本和欧洲是这一产业链的主要参与者。美国在全球碳化硅产量中占70%至80%的份额，CREE在碳化硅晶片市场中的市场份额高达60%。欧洲拥有完整的产业链，并在全球电力电子市场中具有较强的影响力。日本在设备和模块开发方面占据领导地位。自上世纪八十年代以来，美国、日本和欧洲等发达国家一直将宽禁带半导体技术视为重要的战略技术，以保持其在航空航天、军事和技术领域的领先地位。这些国家在碳化硅半导体领域已走在世界前列。碳化硅半导体器件产业化主要以英飞凌、Cree公司、通用电气和罗姆公司、丰田公司等为代表。
国内碳化硅半导体企业正全力赶超
与美日欧相比，我国碳化硅企业在技术、产能等方面虽有不足，但国内拥有全球最大的消费市场，增长速度高于世界平均水平。我国第三代半导体产业自2015年开始高速增长，未来应用将广泛扩展到人工智能、新能源汽车、自动驾驶、5G技术、车联网等领域。第三代半导体器件在新兴应用领域的渗透迅猛，国内市场化进度显著快于国外。当前我国碳化硅产业链已初具规模，具备产业化的基础，国内企业有望在本土市场应用中实现弯道超车。一些代表性的企业如天科合达、山东天岳、河北同光等竞争力不断提高。
碳化硅半导体具有广泛的潜在应用，在新能源汽车、太阳能发电和其他电力相关领域均具有潜在价值。随着下游行业对轻量化、高转换效率和低发热特性的半导体功率器件的需求不断增长，工业发展不可避免地要用碳化硅代替功率器件中的硅。然而，碳化硅单晶和外延材料的高成本、材料缺陷等问题尚未完全解决，制造难度高，不成熟的器件封装无法满足高频和高温应用的需求，全球碳化硅技术与产业距离成熟尚有一定的差距，因此碳化硅器件市场的扩张步伐在一定程度上受到限制。
碳化硅材料具有出色的耐热性、耐腐蚀性和导热性，应用前景非常广阔。作为第三代半导体材料，碳化硅越来越受到关注和重视，成为国内外研究的热点。未来发展空间不可限量。在各国加紧布局的同时，国内也需要加快碳化硅半导体的整体研究与开发，创建一个独立且具有国际竞争力的碳化硅材料和器件产业。