【行業】碳化硅-碳化硅產業鏈加速國產替代(28頁)

第三代半導體性能突出,高功率、高頻高壓高溫場景優勢明顯。以碳化硅、氮化鎵為代表的新一代寬禁帶半導體材料,相較于傳統的硅基半導體,禁帶寬度大,具有擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強等特點,可以在減少能量損失的同時極大地降低材料使用體積。在高頻、高壓、高溫等工作場景中,第三代半導體材料具有易散熱、小體積、低能耗、高功率等明顯優勢。

新能源產業推動需求爆發,第三代半導體材料迎來發展良機。隨著第一、二代半導體材料工藝接近物理極限,第三代半導體材料成為產業發展的重要方向。第三代半導體材料廣泛應用在 5G 基建、新能源汽車充電樁、特高壓及軌道交通等“新基建”各領域核心射頻、功率器件中,產業迎來巨大的發展機遇,根據 Yole 數據顯示,預計到 2023 年,全球碳化硅材料滲透率有望達到 3.75%,預計到 2025 年,SiC 器件市場規模將達到 32 億美元,年均復合增長率超 30%。

技術產業化路徑明確,襯底和外延占據主要價值。碳化硅產業鏈分為襯底、外延、器件和應用四部分。其中,襯底、外延、前段、研發費用和其他分別在碳化硅器件制造成本中占比 47%,23%,19%,6%,5%。目前主流制造襯底的方式首先以物理氣相升華法,在高溫真空環境下將粉料升華,通過溫場的控制在籽晶表面生長出碳化硅晶體。以碳化硅晶片為襯底,使用化學氣相沉積法,在晶片上淀積一層單晶形成外延片。其中,在導電型碳化硅襯底上生長碳化硅外延層,可制成功率器件,主要應用于電動車、光伏等領域;在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層,可進一步制成射頻器件,應用于 5G 通訊等領域。

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