一篇文章综述中国碳化硅（SiC）产业建设进展

时间： 2024-09-30 来源：瑞之辰

技术问答

第三代半导体材料为氮化镓GaN、碳化硅SiC、氧化锌ZnO、金刚石C等，其中碳化硅SiC、氮化镓GaN为主要代表。在禁带宽度、介电常数、导热率及最高工作温度等方面碳化硅SiC、氮化镓GaN性能更出色。在5G通信、新能源汽车、光伏等领域头部企业逐步使用第三代半导体，瑞之辰等从业者认为成本下降有望实现全面替代。

从产业链的视角来看，碳化硅产业主要涵盖衬底、外延和器件三大环节。在这一链条中，衬底环节的价值量占比最高，接近整个产业链的50%。目前，国内外市场主要由WolfSpeed、II-VI、山东天岳等碳化硅衬底制造商占据主导地位；外延环节的价值量占比为23%，国内市场的领先企业包括东莞天域和瀚天天成等碳化硅外延制造商，而国外市场则主要由衬底及IDM厂商主导；器件环节的价值量占比为22%，主要被传统功率半导体龙头厂商所占据，目前深圳市瑞之辰科技有限公司正在布局碳化硅（SiC）器件领域，有希望成为这一领域的有力竞争者。

【关于衬底】在碳化硅衬底的制备过程中，高成本是限制其规模化发展的主要障碍。目前，随着技术的进步，行业正朝着大尺寸化方向发展，以降低成本，预计行业将迎来发展的拐点。SiC衬底根据生长的外延层不同，可以分为半绝缘型衬底和导电型衬底，前者主要应用于5G通信、卫星等高频领域，后者则用于新能源汽车、光伏发电等高压领域。据Yole数据显示，2020-2025年全球半绝缘型及导电型衬底的市场规模年复合增长率预计将超过30%。

【关于外延】外延技术直接关系到器件的最终性能，尤其在高压领域，技术突破显得尤为迫切。外延环节的关键参数包括厚度和掺杂浓度，这些参数主要取决于设计时的电压等级。目前，中低压领域的外延技术已相对成熟，广泛应用于消费电子、汽车电子、新能源发电等领域。而在高压领域，尽管SiC产品具有更强的竞争力，但相关技术仍在研发阶段。

【关于器件】碳化硅器件的性能优势明显，与传统的硅基MOSFET、IGBT相比，SiC MOSFET在开关效率、损耗、尺寸、频率、体积等方面都展现出显著的优势。相同规格的SiC MOSFET与Si MOSFET相比，体积可缩小至1/10，导通电阻降低至1/200；与Si-IGBT相比，能量损失减少至1/4。在碳化硅产品性能全面领先的背景下，国内外的传统功率大厂正加速布局碳化硅产品，预计将形成激烈的市场竞争格局。尽管国外企业在技术和产能方面具有先发优势，但鉴于碳化硅行业的发展历史相对较短，国内外的技术差距并不大。在需求高涨的推动下，国内企业有望加速实现国产替代。

深圳市瑞之辰科技有限公司成立于2007年，主要产品有SiC功率器件、电源管理芯片、传感器芯片等系列。公司拥有自己的知识产权，拥有百项发明专利和实用新型专利。近年来公司研发了SiC 、IGBT等功率器件，封装形式有TO247-3、TO247-4PHC、IPM24A-D、WPM11C等外形，产品主要应用在储能、充电桩、逆变器、光伏、电动汽车、高铁、电网等领域。中国碳化硅产业正迎来快速发展的新阶段，随着技术的不断突破和市场需求的持续增长，未来几年有望实现从技术追赶到技术引领的转变，为国家战略性新兴产业的发展做出重要贡献。

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