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发布时间：2022-01-30 00:58:02
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产能情况我国有碳化硅锻炼企业200多家，年出产能力220多万吨（其间：绿碳化硅块120多万吨，黑碳化硅块约100万吨）。锻炼变压器功率大多为6300~12500kVA，大锻炼变压器为32000kVA。加工制砂、微粉出产企业300多家，年出产能力200多万吨。2012年，我国碳化硅产能利用率不足45%。约三分之一的锻炼企业有加工制砂微粉出产线。碳化硅加工制砂微粉出产企业首要散布在河南碳化硅涂层、山东、江苏、吉林、黑龙江等省。我国碳化硅锻炼出产工艺、技术装备和单吨能耗到达世 界 领先水平。黑、绿碳化硅原块的质量水平也属世 界 级。我国碳化硅与世 界先进水平的间隔首要集中在四个方面：一是在出产过程中很少运用大型机械设备，许多工序依靠人力完结，人均碳化硅产量较低；二是在碳化硅深加工产品上，对粒度砂和微粉产品的质量管理不够精密，产品质量的稳定性不够；三是某些尖端产品的性能指标与发达国碳化硅涂层家同类产品相比有必定间隔；四是锻炼过程中一氧化碳直接排放。国外首要企业根本实现了关闭锻炼，而我国碳化硅锻炼简直悉数是开放式锻炼，一氧化碳悉数直排。2012年，我国企业开发出了关闭锻炼技术，实现了一氧化碳悉数收回，可是间隔全职业遍及还有很长的路要走。根据我国机床工业协会磨料磨具专委会碳化硅专家委员会的数据，到2012年末，全球碳化硅产能达260万吨以上，产能到达1万吨以上的国家有13个，占全球总产能的98%。其间我国碳化硅产能到达220万吨，占全球总产能的84%。我国碳化硅锻炼企业首要散布在甘肃、宁夏、青海、新疆、四川等地，约占总产能85%。2012年在我国经济发展速度放缓的情况下，出产情况普遍不抱负，加之光伏企业寸步难行，碳化硅作为耐材、磨料和光伏职业的基础原材料，出口和内销均大幅下滑。绿碳化硅微粉加工企业更是身陷光伏企业的债务链条，大都锻炼企业没有开工，或者短碳化硅涂层暂开工后即停产。2012年全年我国黑碳化硅产能没有正常释放，一方面是成交缓慢，库存耗费慢,占压资金量大，另一方面是下游职业消费商回款时刻长，欠款现象严峻，导致某些企业资金链严重。碳化硅涂层2012年我国黑碳化硅的主产地为宁夏和甘肃，青海和新疆的原有产能逐步被淘汰，加上湖北丹江口弘源的锻炼产能，共计76.9万吨， 2012年总产量约为34万吨，黑碳化硅锻炼企业的产能利用率约为44.5%。碳化硅涂层我国绿碳化硅锻炼的主产地是甘肃、青海、新疆和四川。四川首要靠水力发电站供电，受到枯水期电力短缺的影响，一年的出产时刻只在4-10月份，长能坚持6个月的出产，但四川的锻炼炉简直没有正常开工，首要因为市场需求疲软，库存难以耗费。2012年前三季度，我国钢铁厂开工率较低，只有到10月份今后钢厂增加了开工率，对质料和耐火材料的耗费才略有增加，耗费了部分库存。碳化硅涂层
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核心内容总结：碳化硅涂层1.长期市场空间10倍。碳化硅和氮化镓等宽禁带材料未来会抢占一部分原有的硅市场，也会有一些潜在的增量市场，主要适用于高功率、高电压、高电流、高频、高温等环境的器件，器件会更小，重量更轻。现在成本是制约碳化硅快速生长的大问题。折合到单个器件，成本是硅的2-8倍，其间二极管价格2-5倍，MOSFET2-5倍，功率等级越高的贵的越多。未来价格会跟着规划放量碳化硅涂层、技能提高逐渐改进，之前三年基本上以10+%的速度下降。现在放量比较快的是新能源汽车；2.降本方式：①尺寸持续扩大（国外cree等开端做8寸）；②良率依然有提高的机会，现在良率远远低于硅，碳化硅良率6寸世界上60%；③厚度：世界平均厚度水平2.5cm。未来或许需求考虑其他的生成技能；3.设备和工艺非常关键。长晶环节主要用PVT（物理气相传输）技能道路，温度高，难点在于不行监控。难点不在设备自身，更多是工艺环节。现在出产速度很慢，一台炉子100万，年产能仅400片碳化硅涂层；4.设备公司的发展需求探讨新的商业形式。从世界市场经验，只做碳化硅的炉子拉不开距离。有工艺的厂商和与有设备制造能力的厂商协作，协作之后又长晶，又卖设备，也可以卖部分工艺，或许是一种可行的形式碳化硅涂层。碳化硅涂层
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跟着节能减排、新动力并网、智能电网的展开，这些领域对功率半导体器材的功能指标和可靠性的要求日益进步，要求器材有更高的作业电压、更大的电流承载才能、更高的作业频率、更高的功率、更高的作业温度、更强的散热才能和更高的可靠性。通过半个多世纪的展开，根据硅资料的功率半导体器材的功能现已挨近其物理极限。因而，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表的第三代半导体资料的展开开端受到重视。技能抢先国家和国际大型企业纷纷投入到碳化硅和氮化镓的研发和工业化中，工业链掩盖资料、器材、模块和运用等各个环节碳化硅涂层。碳化硅（Silicon Carbide）是C元素和Si元素形成的化合物，碳化硅涂层现在已发现的碳化硅同质异型晶体结构有200多种，其间六方结构的4H型SiC（4H-SiC）具有高临界击穿电场、高电子迁移率的优势，是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器材的半导体资料，也是现在归纳功能 好、商品化程度 高、技能 成熟的第三代半导体资料，与硅资料的物理功能比照，首要特性包括：（1）临界击穿电场强度是硅资料近10倍碳化硅涂层；（2）热导率高，超越硅资料的3倍；（3）饱和电子漂移速度高，是硅资料的2倍；（4）抗辐照和化学稳定性好；（5）与硅资料相同，可以直接选用热氧化工艺在外表成长二氧化硅绝缘层。碳化硅功率半导体工业链首要包含单晶资料、外延资料、器材、模块和使用这几个环节。其间，单晶资料是碳化硅功率半导体技能和工业的基础，首要技能指标有单晶直径、微管密度、单晶电阻率、外表粗糙度、碳化硅涂层翘曲度等；外延资料是完成器材制造的要害，首要技能指标有外延片直径、外延层厚度、外延层掺杂浓度和外表缺点密度等；器材是整个工业链的核心，首要技能指标有阻断电压、碳化硅涂层单芯片导通电流/电阻、阻断状态的漏电流、工作温度等；模块是完成器材使用的桥梁，首要技能指标有模块容量、热阻、寄生参数和驱动维护等；使用是碳化硅功率半导体器材和工业开展的源动力，首要技能指标是开关频率、转化功率和功率密度等。碳化硅涂层
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SiC具有优异的物理化学性能，如高熔点、高硬度、耐腐蚀、抗氧化等，特别是在1800-2000℃范围，具有良好的抗烧蚀性能，因此，在航空航天、兵器装备等领域具有广阔的应用前景。但SiC本身不能作为结构材料使用，所以通常采用制备涂层的方法，以利用其耐磨性以及抗烧蚀性。1、化学气相沉积（CVD）将需制备SiC涂层的试样放入反应管中，以MTS为先驱体原料，在950-1300℃、负压条件下沉积SiC涂层在试样表面。2、先驱体转化法（PIP将试样进行预处理后，放入浸渍罐中，对浸渍罐抽真空，再注入浸渍溶液，加压浸渍，减压取出试样。在炉中进行裂解，炉冷至室温取出，即可在试样表面实现SiC涂层。这里的浸渍溶液是陶瓷先驱体为主要成分的溶液。
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在功率半导体展开历史上，功率半导体可以分为三代：碳化硅功率器材与传统硅功率器材制作工艺不同，不能直接制作在碳化硅单晶资料上，必须在导通型单晶衬底上额外生长高质量的外延资料，并在外延层上制作各类器材。碳化硅一般选用PVT办法，温度高达2000多度，且加工周期比较长，产出比较低，因而碳化硅衬底的成本是十分高的。碳化硅外延进程和硅根本上差不多，在温度设计以及设备的结构设计不太一样石墨盘。在器材制备方面，由于资料的特殊性，器材进程的加工和硅不同的是，选用了高温的工艺，包括高温离子注入、高温氧化以及高温退火工艺。外延工艺是整个工业中的一种十分要害的工艺，由于现在所有的器材根本上都是在外延上完成，所以外延的质量对器材的功能是影响是十分大的，可是外延的质量它又受到晶体和衬底加工的影响，处在一个工业的中间环节，对工业的开展起到十分要害的效果。SiC外延片是SiC工业链条核心的中间环节石墨盘现在碳化硅和氮化镓这两种芯片，假如想大程度利用其资料本身的特性，较为抱负的方案便是在碳化硅单晶衬底上生长外延层碳化硅外延片，是指在碳化硅衬底上生长了一层有必定要求的、与衬底晶相同的单晶薄膜（外延层）的碳化硅片。实践使用中，宽禁带半导体器材几乎都做在外延层上，碳化硅晶片本身只作为衬底，包括GaN外延层的衬底。我国SiC外延资料研发作业开发于“九五方案”，资料生长技能及器材研讨均获得较大开展。主要研讨单位有中科院半导体研讨所、中电集团13所和55所、西安电子科技大学等，工业化公司主要是东莞天域和厦门瀚天天成。现在我国已研发成功6英寸SiC外延晶片，且根本完成商业化。可以满意3.3kV及以下电压等级SiC电力电子器材的研发。不过，还不能满意研发10kV及以上电压等级器材和研发双极型器材的需求。石墨盘碳化硅资料的特性从三个维度展开：1.资料的功能，即物理功能：禁带宽度大、饱和电子飘移速度高、存在高速二维电子气、击穿场强高。这些资料特性将会影响到后面器材的功能。2. 器材功能：耐高温、开关速度快、导通电阻低、耐高压。优于普通硅资料的特性。反映在电子电气系统和器材产品中。3. 系统功能：体积小、重量轻、高能效、驱动力强石墨盘。碳化硅的耐高压才能是硅的10 倍，耐高温才能是硅的2 倍，高频才能是硅的2 倍；相同电气参数产品，选用碳化硅资料可缩小体积50%，降低能量损耗80%。这也是为什么半导体巨头在碳化硅的研发上不断加码的原因：希望把器材体积做得越来越小、能量密度越来越大石墨盘。硅资料跟着电压的升高，高频功能和能量密度不断在下降，和碳化硅、氮化镓比较优势越来越小石墨盘。碳化硅主要运用在高压环境，氮化镓主要集中在中低压的范畴。形成两者要点开展的方向有重叠、但各有各的路线。通常以650V 作为一个界限：650V以上通常是碳化硅资料的使用，650V 以下比方一些消费类电子上氮化镓的优势愈加显着石墨盘。
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从终端应用层上来看在碳化硅资料在高铁、汽车电子、智能电网、光伏逆变、工业机电、数据中心、白色家电、消费电子、5G通信、次世代显示等范畴有着广泛的应用，商场潜力巨大外延托盘。在应用上，分为低压、中压和高压范畴外延托盘在低压范畴：主要是针对一些消费电子，比如说PFC、电源；举比如：小米和华为推出来快速充电器，所选用的器材便是氮化镓器材。在中压范畴：主要是汽车电子和3300V以上的轨道交通和电网体系。举比如：特斯拉是运用碳化硅器材早的一个汽车制造商，运用的型号是model3。在中低压范畴，碳化硅和氮化镓为竞争关系，更倾向于氮化镓。在中低压碳化硅已经有十分老练的二极管和MOSFET产品在商场傍边推广应用。在高压范畴：碳化硅有着绝无仅有的优势。但迄今为止，在高压范畴现在还没有一个老练的产品的推出，全球都在处于研发的阶段。电动车是碳化硅的佳应用场景外延托盘丰田的电驱动模块（电动车的核心部件），碳化硅的器材比硅基IGBT 的体积缩小了50%乃至更多，同时能量密度也比硅基IGBT 高很多。这也是很多厂商倾向于运用碳化硅的原因，可以优化零部件在车上的布置，节约更多的空间外延托盘。特斯拉Model 3 电驱动模块：选用24 颗意法半导体碳化硅器材外延托盘，丰田也计划2020年推出搭载碳化硅器材的电动车，丰田作为日系厂商较为倾向于日系的供应商，现在是三菱或富士在争取这些事务和丰田展开合作。外延托盘