近期国内外多家企业纷纷布局碳化硅产业，引起业内强烈关注。合盛硅业控股子公司宁波合盛新材已成功研发碳化硅半导体材料并具备量产能力；扬杰科技计划在江苏扬州建设6英寸碳化硅晶圆生产线；SK集团宣布其位于釜山的新工厂将投入批量生产；德国晶圆代工厂X-Fab计划投资2亿美元提高碳化硅半导体产量。

但与此形成巨大反差的是，不久前特斯拉首席执行官埃隆·马斯克宣布特斯拉下一代电动车将大幅削减75%的碳化硅用量。

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碳化硅应用市场究竟前景如何，刚刚起步的国内碳化硅产业化之路该如何走?

市场前景广阔

“碳化硅作为第三代半导体材料拥有良好的发展前景，新能源汽车是其核心驱动力，其次为光伏及工控领域的器件应用。”时代伯乐投资总监朱斌斌指出。

“和第一代以硅为主、第二代以砷化镓为主的半导体材料相比，碳化硅具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、导热性能等优势，特别适合于做大功率、耐高温、耐高压的半导体器件。”中国科学院物理研究所研究员陈小龙说。

市场分析机构Yole预计，全球碳化硅功率器件市场将从2021年的10.90亿美元增长至2027年的62.97亿美元，年复合增长率达34%。集邦咨询则预计2026年车用碳化硅器件市场将达到39.4亿美元。

国际大厂对碳化硅未来的前景也一片乐观。比如德国半导体大厂英飞凌就表示：“现在的新车只要能用碳化硅的地方，便不会再用传统功率器件。”

成本和产量是瓶颈

既然业内普遍看好碳化硅市场，那为何特斯拉要弃“碳”而行?

3月初，埃隆·马斯克在投资者大会上宣布：未来要削减特斯拉75%的碳化硅用量。而当年正是特斯拉率先在Model 3主驱的逆变器上使用碳化硅，一手开辟了碳化硅“上车”的先河。

业内分析，特斯拉之所以弃“碳”而行，可能是出于成本、产能等多方位考量做出的无奈选择。有消息人士分析，此举与其碳化硅供应商有很大关系，也有人认为电动汽车巨头担心碳化硅良品率低和供应能力不足。

碳化硅单晶制备一直是全球性难题，晶体生长工艺的稳定性难以保证。碳化硅整个产业链大致上可以分成衬底、外延、器件3类厂商，然而在这一环接一环的生产程序上，目前每个环节的良品率都不是很高，生产的衬底很难合格，导致最终的器件成本极高，同时性能也不稳定，产量难以保证。

新能源汽车对碳化硅的需求量很大，而供应又迟迟跟不上车企产能扩张的节奏。有国内碳化硅头部厂商表示：“我们目前没有多余碳化硅产能外供，虽然特斯拉喊出‘减碳’，但实际上碳化硅的使用量在逐年增加并没有减少，市场需求强劲。”

江西新能源科技职业学院新能源汽车技术研究院院长张翔也表示：“相较于传统硅材料，碳化硅材料性质更匹配高压平台，具备耐压能力强、效率高、体积小等优势，当前仍是新能源车电驱动方案的最优选择。”

由此可见，减用碳化硅只是新能源汽车企业出于精打细算的综合抉择，并不是改弦更张、另起炉灶。

国产化加速推进

碳化硅应用前景广阔，国内企业也看准了这个赛道。“但是碳化硅晶体生长极其困难，20世纪90年代只有少数发达国家掌握晶体生长和加工技术，我国碳化硅技术起步相对较晚，目前国内企业正在碳化硅领域奋起直追。”陈小龙说。

集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄介绍说，以6英寸碳化硅衬底为例，国内良品率大概有40%，海外有60%～70%。另外，碳化硅半导体场效应晶体管分为平面类和沟槽类，在同等条件下，沟槽类更具备成本和性能优势，但国内企业需要跨过巨大的专利鸿沟。

业内人士指出，当前碳化硅的下游需求依旧旺盛，特别是车用级碳化硅衬底产能仍偏紧，国内业界对于碳化硅国产替代的呼声非常高。国家也意识到了这个问题，在《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中提出，将加速推动以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体新材料新技术产业化进程，催生一批高速成长的新材料企业。更值得注意的是，目前已有要对中国禁售碳化硅等产业高精尖设备的迹象，所以碳化硅国产化之路势在必行。

现在业内已经纷纷行动起来，布局碳化硅产业，加入碳化硅的国产化队伍。据不完全统计，2022年国内新立项、签约的碳化硅项目投资额超过476亿元，而2018年这个数字还只有50亿元。

业内人士指出，随着未来两三年产能密集释放，国内碳化硅市场供需将会趋于平衡，成本将加速下降。届时，国内碳化硅中低端产品的市场竞争或将更加激烈，业内需要在技术突破上重点发力，实现弯道超车和自主可控，缩小与国际巨头的差距，争取在碳化硅高端市场分得一杯羹。

来源：中国化工报

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