跟着近年来美国对我国半导体工业的重重禁运封锁广泛报道，我们对第二代半导体中的硅基半导体，也已经有很多了解。而今天，我们要谈的，是下一代，即第三代半导体中的一种重要资料——碳化硅。

碳化硅（SiC），与氮化镓（GaN）、金刚石、氧化锌（ZnO）等一起，属于第三代半导体。碳化硅等第三代半导体具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特的功能。用这种特性制作的电力或电子元件，体积更小、传输速度更快、可靠性更高，耗能更低，高能够降低50%以上的能量丢失，积减小75%左右。特别重要的是，三代半导体能够在更高的温度、电压和频率下工作。

因而，碳化硅等第三代半导体，在半导体照明光电器材、电力电子、射频微波器材、激光器和探测器材、太阳能电池和生物传感器等其他器材等方面展现出巨大的潜力。在军用方面，SiC首要用于大功率高频功率器材。

碳化硅半导体的出产过程包括单晶成长、外延层成长以及器材/芯片制作，别离对应衬底、外延和器材/芯片。后文会围绕这三个方面，对碳化硅工业的国产化开展进行讨论。

对应碳化硅的衬底的2种类型，即导电型碳化硅衬底和半绝缘型碳化硅衬底。在导电型碳化硅衬底上，成长碳化硅外延层，能够制得碳化硅外延片，进一步制成功率器材，首要使用于新能源轿车等范畴；在半绝缘型碳化硅衬底上，成长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓外延片，可进一步制成微波射频器材，使用于5G通讯等范畴。

碳化硅衬底

碳化硅衬底出产的国外中心企业，首要是美国CREE，美国 II-VI，和日本昭和电工，三者算计占有75%以上的商场。技能上，正在从 4 英寸衬底向 6 英寸过渡，8 英寸硅基衬底在研。

国内6英寸衬底研制也已经陆续取得突破，进入开始工程化预备和小批量产的阶段：

从上述音讯看，国内6英寸的半绝缘型和导电型衬底都已经有了技能根底，至少四家在未来几年能够发动工程化和大规划批产了，假如速度够快，将根本追平发达国家的商业化速度。

6英寸碳化硅外延设备，兼容4寸和6寸碳化硅外延成长。在客户处4寸工艺验证通过，正在进行6寸工艺验证。该设备为单片式设备，堆积速度到达50um/min，厚度均匀性＜1%，浓度均匀性＜1.5%，使用于新能源轿车、电力电子、微波射频等范畴。公司开发的碳化硅外延设备。更好的音讯失，其研制的8英寸硅外延炉已通过部分客户产品功能测验，技能验证通过，碳化硅涂层具有外延层厚度均匀性和电阻率均匀性高的特点，各项技能指标到达进口设备平等水平，具备批量出产根底。

小结和展望

碳化硅范畴，特别是碳化硅的高端（高压高功率场景）器材范畴，根本上仍掌握在西方国家手里，SiC工业出现美、日、欧鼎足之势的竞争格式，前五大厂商比例约90%。CREE、英飞凌和罗姆，出现出寡头独占式的市占率碳化硅涂层。

我国在碳化硅范畴，过去一向出现较大的救赎代差，落后国际水平5-8年左右。但是，从2018年之后的3年里，出现出加速追逐的态势。

衬底方面，4家厂商研制成功6英寸产品并发动了工业化出产，8英寸衬底开始研制成功。与国外的差距缩小到半代，大约3-4年左右。

外延片方面，进展稍慢。6英寸产品出现在商场上碳化硅涂层，但8英寸产品的研制成功尚未见到揭露报道。

器材方面，特别是高压高频高功率器材方面，碳化硅涂层我们的差距依然较大。1700伏以上的本乡产品百里挑一，依然有很多路要赶。

设备方面：碳化硅出产的高端设备，根本掌握在欧美手中。国内中心设备正在赶紧国产化。但检测设备与国内其他职业的同类产品一样，是非常大的短板。

笔者以为，第三代半导体的国产化比第二代半导体要略微乐观一些碳化硅涂层：

首先，碳化硅和第三代半导体，从总体上来说，在技能上和商场上并未完全老练。

从技能上说，大量工艺问题和资料问题依然亟待业界解决。碳化硅晶片存在微管缺陷密度。外延片的成长速率较低，工艺效率低比较二代硅资料很低。掺杂工艺有特殊要求，工艺参数都还需要优化。碳化硅本身耐高温，但配套资料比方电极资料、焊料、外壳、绝缘资料的耐温程度还需要提高。

从商业化成本上来说，上游晶圆制作方面，厚度只有0.5毫米的碳化硅三代半导体6英寸晶圆，商场售价2000美元。而12吋的二代硅晶圆的均匀单价在110美元。而下游器材商场上，碳化硅器材的商场价格，约为硅资料制作的5到6倍。业界普遍以为，碳化硅器材的价格只有不高于硅器材的2倍，才有可能具有真实的商场竞争优势。

因而，碳化硅和第三代半导体，在整个职业范围内依然是在探索过程中开展，远未到达能够大规划替代第二代半导体的老练工业地步，潜在商场的荒漠依然巨大。商场内先进的玩家，也依然面对许多短板有待弥补，因而鹿死谁手尚未清楚，任何已经出具规划的参与者，都还有翻盘逾越的时机。

第二，我国是碳化硅大的使用商场。LED照明、高压电力传输、家电范畴、5G通信、新能源轿车，这些碳化硅和其他三代半导体的中心使用场景，都以我国作为大主场。全球出产的碳化硅器材，50%左右就在我国耗费。有商场，有使用场景，就有技能创新的大原动力和资本商场的出资时机。有大工业制作业的规划，有国家工业政策的适度引导，碳化硅的工业开展就有成功的根底和追逐的希望。