第1个回答 2024-04-02
碳化硅，自1891年艾奇逊的发现以来，便以其卓越的性能开启了新一代半导体材料的新篇章。CREE的商业化推动了这一革命，将其引入工业生产。半导体世界的进化历程中，碳化硅与硅一起，引领了三代技术革新：硅的初代、光电子领域的二代，以及高电压、高频应用的三代，后者包括碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的崛起。
碳化硅衬底的种类繁多，半绝缘与导电型各具特色，前者用于高性能功率器件，后者则瞄准射频领域。然而，工艺复杂性与设备要求的提升，使得碳化硅产业链的基石——衬底技术，成为技术壁垒与价值核心。从原料制备到晶体生长，每一步都需要精细的高温合成与PVT法，以保证高纯度，如日本设备在切割工艺中的主导地位便是例证。
与传统的硅相比，碳化硅的生长更为严谨，4H-SiC的晶棒生长速度较慢，对环境和生长条件的要求极高。外延工艺的应用，如异质和同质生长，旨在提升衬底质量，外延工艺价值占比约23%，进一步推动器件性能的提升。
在第三代半导体器件的成本构成中，衬底和外延占据了70%的份额，其中SiC功率器件的贡献尤为显著，如SBD替代FRD和MOSFET替代IGBT。沟槽型MOSFET尽管结构复杂，但性能优势显著，是功率器件市场的重要竞争者。碳化硅器件以其低损耗、高频率的特性，正在新能源车领域崭露头角，尤其是在800V电动汽车平台中，其效率优势不可忽视。
尽管碳化硅器件在成本和产能方面面临挑战，但其在光伏储能系统中的应用有望显著提高效率和减少损耗，市场前景广阔。斯达半导、天岳先进、时代电气等国内企业纷纷加大研发力度，投资建设生产线，从650V到1700V的SiC二极管，车规级芯片模组，甚至垂直整合产业链，展现了行业内的竞争与合作态势。
碳化硅的潜力正在被全球市场所认知，Wolfspeed等企业在衬底市场占据主导，而三安光电等企业通过技术研发与市场拓展，预示了碳化硅未来的广泛应用。随着CASA的预测，碳化硅在轨道交通、国防军事航天等领域的应用将不断扩大，SiC MOSFET和Si-IGBT将并行发展，推动着全球半导体行业的革新进程。
综上所述，碳化硅SiC不仅代表着半导体技术的革新，更在新能源、通信、交通等多领域展现出巨大的潜力，而中国企业在这一领域的发展势头强劲，预示着未来市场的广阔前景和技术创新的无限可能。