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碳化硅|起底第三代半导体，碳化硅产业深度解析

碳化硅|起底第三代半导体，碳化硅产业深度解析
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随着第三代半导体要被纳入「十四五」计划 ， 现在市场对于第三代半导体可谓是关注度极高 ， 那么究竟国内第三代半导体的情况如何 ， 我整理了下手中的一些材料 ， 今天和大家一起分享下其中的碳化硅 ， 我想这对于接下来参与是有价值的 。
01 什么是第三代半导体？
第三代半导体以碳化硅以及氮化镓为代表 ， 则可应用在更高阶的高压功率元件以及高频通讯元件领域 。 主要应用：高温、高频、抗辐射、大功率器件；蓝、绿、紫光二极管、半导体激光器 更优的电子迁移率、带隙、击穿电压、高频、高温特性 。
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02 第三代半导体分类
碳化硅以及氮化镓虽然同为第三代半导体材料 ， 但应用略有不同 ， 氮化镓主要用在中压领域约600伏特的产品 ， 一部分会与硅材料的市场重叠 ， 但氮化镓有很好的移动性 ， 适用在频率高的产品 ， 此特性在基地台、5G等高速产品就会很有优势；
【碳化硅|起底第三代半导体 ， 碳化硅产业深度解析】而碳化硅则可以用在更高压 ， 如上千伏的产品 ， 包括电动车用、高铁或工业用途 ， 具有很好的耐高温以及高压特性 。
也因如此 ， 以碳化硅晶圆为例 ， 市场更看好其在车用市场的应用 ， 包括充电桩、新能源车以及马达驱动等领域 。
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03 碳化硅材料市场现状
目前SiC晶片（包括照明用SiC）市场主要由美、欧、日主导 ， 其中Cree在2018年占比超过62% ， 加上II-VI、Si-Crystal后市场份额达到90% ， 所以目前 ， 美、欧、日厂商在全球碳化硅产业中较为领先 ， 其中美国厂商占据主导地位 。 并非说国内弯道超车 ， 人家也玩得很好 。
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04 碳化硅产业链
在制程上 ， 大部分设备不传统硅生产线相同 ， 但由亍碳化硅具有硬度高等特性 ， 需要一些特殊的生产设备 ， 如高温离子注入机、碳膜溅射仪、量产型高温退火炉等 ， 其中是否具备高温离子注入机是衡量碳化硅生产线的一个重要标准 。
SiC器件价值链可分为衬底——外延——晶囿——器件 ， 其中衬底所占的成本最高为50% 。 主要原因单晶生长缓慢丏品质丌够稳定 ， 并且这也使得是SiC价格高 ， 没有得到广泛的推广 。
半导电型SiC衬底以n型衬底为主 ， 主要用亍外延GaN基LED等光电子器件、SiC基电力电子器件等 ， 半绝缘型SiC衬底主要用亍外延制造GaN高功率射频器件 。
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所以在寻找相关设备厂商的时候 ， 应该多关注具备衬底生产能力以及具有高位离子注入机的企业 。 因为生产一片碳化硅晶圆并不难 ， 困难的是要怎么从一片到一百片、一千片的量产能力 。
05 碳化硅产业规模
据市调机构Yole Developpement表示 ， 碳化硅晶圆到2023年时市场规模可达15亿美金 ， 年复合成长率逾31%；而用在通讯元件领域 ， 到2023年市场也可达13亿美金 ， 年复合成长率则可达23% ， 商机受瞩 。
燃油车转向电劢车 ， 功率半导体用量剧增 。 汽车应用是功率半导体市场增长最快的细分斱向 。 除此之外 ， 充电站、充电桩需求也将提升 。 欧盟CO2排放标准、中国新基建将给新能源市场中的光伏、风力带来新的增量 。
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06 国内碳化硅产业现状
单晶衬底方面 ， 国内衬底以4英寸为主 ， 目前 ， 已经开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底 。 据CASA数据 ， 山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成6英寸衬底的研发 ， 中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底 。


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