21世紀(jì)，是信息技術(shù)大爆發(fā)的時(shí)代，在信息技術(shù)快速發(fā)展過(guò)程中，必然離不開(kāi)半導(dǎo)體材料的迅猛發(fā)展。半導(dǎo)體材料、器件的發(fā)展必將引發(fā)一場(chǎng)全新的產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命。

　　以SiC、GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料在短波長(zhǎng)激光器、白光發(fā)光管、高頻大功率器件等方面有廣闊的應(yīng)用，是目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱門(mén)方向。

　　SiC功率器件不僅能夠在直流、交流輸電，不間斷電源，工業(yè)電機(jī)等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，而且在新能源汽車(chē)、太陽(yáng)能光伏、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域具有廣闊的潛在市場(chǎng)。

　　1°姐將陸續(xù)為大家解剖SiC材料的基本特性以及其主要的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)概況。大家還想了解第三代半導(dǎo)體的哪些細(xì)分領(lǐng)域，歡迎在文后留言，1°姐將殫精竭慮的為大家搜集相關(guān)內(nèi)容！

　　閑言少敘，直奔本期主題——SiC材料大解剖！

　　一、SiC材料與應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、SiC材料簡(jiǎn)介

　　2、SiC材料性能

　　與第一代半導(dǎo)體材料Si和第二代半導(dǎo)體材料GaAs相比，SiC具有更優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)包括高熱導(dǎo)率、高硬度、耐化學(xué)腐蝕、耐高溫、對(duì)光波透明等。

　　3、SiC材料應(yīng)用

　　以SiC為代表的寬禁帶半導(dǎo)體功率器件是目前在電力電子領(lǐng)域發(fā)展最快的功率半導(dǎo)體器件之一。

　　SiC材料優(yōu)異的熱學(xué)特性和抗輻照特性也使其成為制備紫外光電探測(cè)器的首選材料之一。

　　此外，SiC基傳感器能夠彌補(bǔ)Si基傳感器在高溫、高壓等惡劣環(huán)境下的性能缺陷，從而擁有更廣闊的適用空間。

　　二、SiC功率器件與優(yōu)勢(shì)

　　SiC功率器件可使電力電子系統(tǒng)的功率、溫度、頻率、抗輻射能力、效率和可靠性倍增，帶來(lái)體積、重量以及成本的大幅減低。

　　三、SiC功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈

　　按照從材料至最終應(yīng)用的劃分，SiC功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要包括襯底、外延、器件與模塊、應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)。

　　1、襯底制備

　　目前商用SiC單晶生長(zhǎng)基本上采用升華法，該方法具有合適的生長(zhǎng)速度，有利于規(guī)模化生產(chǎn)。

　　2、外延生長(zhǎng)

　　經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，化學(xué)氣相沉積（CVD）生長(zhǎng)已成為SiC外延生長(zhǎng)的主要方法。

　　3、器件與模塊

　　由于SiC材料具有耐腐蝕、高硬度和易碎性等特點(diǎn)，所以其加工工藝難度比普通的Si和GaAs等半導(dǎo)體材料更高。

　　SiC電力電子器件主要包括功率二極管和三極管（晶體管、開(kāi)關(guān)管）。

　　4、產(chǎn)品應(yīng)用

　　SiC功率器件應(yīng)用領(lǐng)域可以按電壓劃分：

　　低壓應(yīng)用（600 V至1.2kV）：高端消費(fèi)領(lǐng)域（如游戲控制臺(tái)、等離子和液晶電視等）、商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域（如筆記本電腦、固態(tài)照明、電子鎮(zhèn)流器等）以及其他領(lǐng)域（如醫(yī)療、電信、國(guó)防等）

　　中壓應(yīng)用（1.2kV至1.7kV）：電動(dòng)汽車(chē)/混合電動(dòng)汽車(chē)（EV/HEV）、太陽(yáng)能光伏逆變器、不間斷電源（UPS）以及工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)（交流驅(qū)動(dòng)AC Drive）等。

　　高壓應(yīng)用（2.5kV、3.3kV、4.5kV和6.5kV以上）：風(fēng)力發(fā)電、機(jī)車(chē)牽引、高壓/特高壓輸變電等。

　　四、全球重點(diǎn)企業(yè)

　　目前全球有超過(guò)30家公司在電力電子領(lǐng)域擁有對(duì)SiC、GaN相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、制造與銷(xiāo)售能力，并正在進(jìn)行相關(guān)的SiC、GaN的技術(shù)研發(fā)。

　　五、市場(chǎng)狀況

　　1、國(guó)際市場(chǎng)狀況與預(yù)期

　　法國(guó)行業(yè)研究公司Yole最新報(bào)告數(shù)據(jù)顯示：2021年，用于功率器件的SiC襯底市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)3億美元，外延的市場(chǎng)規(guī)模有望突破1億美元。

　　功率器件（包括SiC二極管、晶體管和模塊在內(nèi)）市場(chǎng)規(guī)模，將從2015年的2億美元上漲到2021年5.5億美元，2015～2021年的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)到19%。

　　2、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)狀況與預(yù)期

　　根據(jù)CSA Research預(yù)測(cè)，到2020年，我國(guó)SiC與GaN功率器件產(chǎn)業(yè)整體市場(chǎng)規(guī)模約為226億元，其中SiC市場(chǎng)規(guī)模85億元。2015～2020年，我國(guó)SiC電力電子器件復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)40%。

　　據(jù)材料深一度預(yù)測(cè)，至2020年，我國(guó)SiC電力電子應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模（包括襯底、外延、器件在內(nèi)）將達(dá)到47.5億元。

　　開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域SiC市場(chǎng)價(jià)值約為6億元。

　　新能源并網(wǎng)中光伏發(fā)電領(lǐng)域匯流管和風(fēng)電變槳輔助電源用SiC材料整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1.09億元213萬(wàn)元。

　　軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用整體市場(chǎng)價(jià)值達(dá)4467萬(wàn)元。

　　交流電機(jī)領(lǐng)域的SiC市場(chǎng)規(guī)模達(dá)33億元。

　　UPS應(yīng)用SiC材料的市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)1.86億元

　　新能源汽車(chē)中應(yīng)用SiC材料的市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)5.1億元。

　　六、小結(jié)

　　由于能源和環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，節(jié)能環(huán)保和低碳發(fā)展逐漸成為全球共識(shí)。降低能耗、提高能源使用效率是當(dāng)今世界各國(guó)節(jié)能減排的重大舉措。

　　以SiC為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料及功率器件被公認(rèn)將成為電子電力應(yīng)用的一次革命，受到世界各國(guó)政府與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注和高度重視，將成為增長(zhǎng)潛力巨大的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。