2023碳化硅（SiC）行业现状、市场空间、产业链及未来展望报告（37页）.pdf

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1、2023 年深度行业分析研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 目录目录 一、概述.1 二、行业现状及市场空间.4 三、相关政策.7 四、产业链分析.8 五、未来展望.30 六、相关公司.31 一、概述一、概述 1、半导体材料发展过程、半导体材料发展过程根据研究和规模化应用的时间先后顺序，业内将半导体材料划分为三代。第一代半导体（间接带隙第一代半导体（间接带隙&窄带隙）：窄带隙）：1950 年起，以硅（Si）为代表的半导体材料取代了笨重的电子管，推动了以集成电路为核心的微电子产业迅速发展。硅材料属于间接带隙（电子跃迁至导带时需要改变动量，光利用率低）且带隙窄（不耐压），适用于低压、低频、中功率集

2、成电路，在光电子领域和高频高功率器件方面受限。第二代半导体（直接带隙第二代半导体（直接带隙&窄带隙）：窄带隙）：1990 年起，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的半导体材料崭露头角，属于直接带隙且具有相对宽的带隙，载流子速度更快、噪音更低。其适用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，但受限于材料本身，难以满足更高功率、更高电压、更高频率的器件需求。第三代半导体（直接带隙第三代半导体（直接带隙&宽带隙）：宽带隙）：近年来，以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）为代表的半导体材料备受关注。碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料的代表，在禁带宽度、击穿电场、热导率、电子饱和速率、抗辐射能力等

3、关键参数方面具有显著优势，满足了现代工业对高功率、高电压、高频率高功率、高电压、高频率的需求，主要被用于制作高速、高频、大功率及发光电子元器件。2、SiC 作为第三代半导体材料优势明显作为第三代半导体材料优势明显 SiC 作为第三代半导体材料具备诸多显著优势：（1）耐高压：）耐高压：SiC 材料相比于 Si 材料具有 10 多倍的击穿场强，因此可以通过更低的电阻率和更薄的漂移层实现更高的击穿电压，相同的耐压值下，SiC功率模块导通电阻/尺寸仅为 Si 的 1/10，功率损耗大幅减少。（2）耐高频：）耐高频：SiC 材料不存在电流拖尾现象，能够提高元件的开关速度，是硅（Si）开关速度的 3-10

4、倍，从而适用于更高频率和更快的开关速度。（3）耐高温：）耐高温：SiC 材料具有禁带宽度大(约 Si 的 3 倍)、热导率高(约 Si 的 3.3 倍），熔点高(2830，约 Si-1410的两倍)的特点，因此 SiC 器件在减少电流泄露的同时大幅提高工作温度。SiC 不同晶体结构性能各异，不同晶体结构性能各异，4H-SiC 综合性能最佳。综合性能最佳。SiC 由于 C 原子和 Si 原子结合方式多样，有 200多种同质异型晶体结构，其中 6H-SiC 结构稳定，发光性能好，适合光电子器件；3C-SiC饱和电子漂移速度高，适合高频大功率器件；4H-SiC 电子迁移率高、导通电阻低、电流密度高，

5、适合电力电子器件。4H-SiC 是目前综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料，是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的理想材料。3、碳化硅器件定义及分类碳化硅器件定义及分类 生产碳化硅器件主要包括衬底、外延、器件制造（设计、制造、封测）三大环节。生产碳化硅器件主要包括衬底、外延、器件制造（设计、制造、封测）三大环节。按照电阻性能的不同分为导电型碳化硅功率器件和半绝缘型碳化硅基射频器件：（1）导电型碳化硅功率器件导电型碳化硅功率器件 功率器件又被称为电力电子器件，是构成电力电子变换装置的核心器件。电力电子器件是对电能进行变换和控制，所变换的“电力”功率可大到数百 MW 甚至

6、GW，也可以小到数 W 甚至 1W 以下。电力电子装置正是实现电能高质量高效转换、多能源协调优化、弱电与强电之间控制运行、交流与直流之间能量互换、自动化高效控制等的重要手段，也是实现节能环保、提高电能利用效率的重要保障。导电型碳化硅功率器件导电型碳化硅功率器件主要是通过在导电型衬底上生长碳化硅外延层，得到碳化硅外延片后进一步加工制成，品种包括造肖特基二极管（SBD）、MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅双极性晶体管）等，主要用于电动汽车、光伏发电、轨道交通、数据中心、充电等基础建设。目目前前碳化硅二极管、碳化硅二极管、MOSFET 已经开始商业化应用。已经开始商业化应