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近年来，第三代半导体发展迅速。 由于第一代及第二代半导体材料自身的物理性能局限，越来越无法满足新型领域如新能源汽车、智能电网、5G 通信等。根据《全球碳化硅市场 2022 年度报告》数据，2022 年全球第三代半导体材料碳化硅（SiC） 渗透率为 3%。因具有大禁带宽度、高电导率、高热导率、高抗辐射能力 等优点，更适合在高压、高频、高功率、高温以及高可靠性领域中应用，例如射频通信、 雷达、电源管理、汽车电子、电力电子等。

与第一代半导体材料 Si 相比，碳化硅具备更高的击穿电场强度、饱和电子漂移速率、 热导性和热稳定性。（1）宽禁带：高稳定性+高击穿电场强度。碳化硅的禁带宽度是硅的 3 倍，使得其具有更好的稳定性，宽禁带同时也有助于提高击穿电场强度，使其具有更好的耐热性和耐高压性、高频性。（2）热导率：散热性能好。SiC 热导率是 Si 的 2-3 倍，热阻更低，更耐高温（工作结温更高可达200℃以上，极限工作结可达600℃，而Si 的工作极限温度为 150℃），产生的 热量更容易传输到散热器和环境中。（3）高饱和电子漂移速率：能量损耗更低。碳化硅的饱和电子漂移速率为硅的 2-3 倍，导通电阻更低，能够大幅度降低导通损耗，同时有更高的切换频率。在 1kV 电压等级下，SiC 基单极性器件的导通电阻是 Si 基器件的 1/60。 碳化硅器件更高效节能、更能实现系统小型化。根据数据表示，相同 规格下 SiC 器件体积约为硅基器件的 1/10。

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碳化硅产业链主要分为衬底、外延、器件和应用四大环节，衬底与外延占据 70%的碳化硅器件成本。根据中商产业研究院数据，碳化硅器件的成本构成中，衬底、外延、前段、 研发费用和其他分别占比为 47%，23%，19%，6%，5%，衬底+外延合计约 70%，是碳化硅产业链制造的重要组成部分。衬底和外延层的缺陷水平的降低、掺杂的精准控制及掺杂的均匀性对碳化硅器件的应用至关重要。受制于材料端的制备难度大，良率低，产能小，目前碳化硅衬底及外延层的价值量高于硅材料。碳化硅衬底分为导电型和半绝缘型衬底。在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层，可制成二极管、MOSFET 等功率器件，主要应用于新能源汽车、光伏发电等领域；在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层，可制成 HEMT 等微波射频器件，主要应用于 5G 通讯、卫星等领域。

衬底：晶体生长是核心难点，PVT 为主流方法

碳化硅衬底经多个工序，PVT 为碳化硅晶体生长的主流方法。碳化硅衬底制备目前主要以高纯碳粉、硅粉为原料合成碳化硅粉，采用物理气相传输法（PVT 法），在单晶炉中 生长成为晶体，随后经过切片、研磨、抛光、清洗等步骤制成单晶薄片作为衬底。

晶体生长是核心难点，国内衬底良率偏低。 （ 1 ） SiC 晶棒生长速度慢。 长度约 2cm 的 SiC 晶棒大约需要 7-10 天的生长时间（天科合达招股说明书数据），生长速度仅为 Si 晶棒 的几十分之一； （ 2） 晶体生长对 各种参数要求高，工艺复杂。 在晶体生长过程中需要精确控制硅碳比、生长温度梯度等参数，并且生长过程不可见。 我们认为长晶难点在于工艺而非设备本身，目前部分碳化硅衬底厂商选择自研长晶设备，也有部分厂商选择外购模式。 根据公司年报及招股说明书，天科合达成立沈阳分公司生产拥有自主知识产权的碳化硅单晶生长炉，2019 年对外销售 23 台。 天岳先进的碳化硅单晶生长炉主要找北方华创采购，但热场设计、控制软件以及组装调试工作均由公司自行完成，并且拥有“碳化硅单晶大直径、高厚度、低缺陷制备技术”专利。

天岳先进是半绝缘型碳化硅衬底龙头，全球市占率保持前三。公司主营业务是半绝缘型和导电型碳化硅衬底以及晶棒、不合格衬底等其他业务。截至 2020 年，公司半绝缘型衬底占销售收入的 82%（招股说明书数据）。净利润波动较大。2020-2022 年，公司净利润分别是-6.42、0.90 和-1.75 亿元，2021 年净利润为正，主要系行业景气度较高、公司经营规模扩大、盈利能力增强。2022 年净利 润为负，主要系产线、设备调整等导致临时性产能下滑，以及公司为新建产能投产所招聘的人员数量较大，导致薪酬支出大幅上升，对净利润影响较大。根据年报，公司济南工厂导电型产品产能产量正快速爬坡。截至 2022 年末，济南工厂导电型产品的产量已超过半绝缘型。

外延：处产业链中间环节，设备交付周期长

外延是指在碳化硅衬底上，经过外延工艺生长出特定单晶薄膜。（1）随着器件耐压性能的提高，对应的外延层厚度增加，对厚度和电阻率均匀性以及缺陷密度的控制就变得困难。一般电压 600V 左右时，所需外延层厚度约在 6 微米；电压在 1200-1700V 时，所需外延层厚度达 10-15 微米；若电压达到一万伏以上时，可能需要 100 微米以上的外延层厚度。（2）CVD（化学气相沉积）是外延生长中最常用的方法。国内碳化硅外延技术在高压应用领域受限制，厚度和参杂浓度均匀性是关键的参数。外延层对器件性能影响大，处产业链中间环节。外延缺陷会对器 件击穿电压造成影响，使得器件良率提升难度大；同时，外延层的质量又受到晶体和衬底加工质量的影响，处产业链中间环节。

碳化硅外延市场由 Wolfspeed 和昭和电工（Showa Denko）双寡头垄断。根据 Yole 数据，2020 年全球碳化硅外延市场中，Wolfspeed 占 52%，昭和电工占 43%，CR2 共占 95%。

国内各厂商加快生产线建设。天域半导体建设碳化硅外延材料研发及产业化项目，预计 2025 年竣工并投产，实现营收 8.7 亿元，2028 年全面达产能 100 万片/年；瀚天天成二期 22 年 3 月竣工验收，23 年达产产能为 20 万/年；三期于 22 年启动建设，预计达产产能 140 万片/年。

外延设备是核心，国外厂商垄断。外延设备被行业四大龙头企业德国的 Aixtron、意大 利的 LPE、日本的 TEL 和 Nuflare 所垄断，主流 SiC 高温外延设备交付周期已拉长至 1.5-2 年左右（TEL 因价格和技术 IP 问题，较少出现在国内市场；Nuflare 设备多数交付给 Wolfspeed 和 II-VI）。德国 Aixtron：多片机产能较大，缺点是控制难度较高；意大利 LPE：单片机，生长速率最高，缺点是需要经常降温清理腔体。日本 TEL：双腔体，对提高产量有一定的作用；日本 Nuflare：垂直机台，高速旋转可达到一分钟 1000 转，保证均匀性控制较好的同时 可以避免一些颗粒物的产生，缺陷较低。根据公司年报及官网，北方华创 SiC 外延炉已实现量产，截至 2022 年 9 月累计订单 数超 100 台；中微公司目前已启动外延生产设备的开发，预计 2023 年将交付样机至客户端开展生产验证。

三、碳化硅的研磨抛光辅料

产品详情：

金刚石多晶研磨液利用多晶金刚石良好的韧性，在研磨抛光过程中能够保持高磨削力的同时不易产生划伤。

注意事项：

1、请使用前先摇匀；
2、在使用时，可用少量蒸馏水加以稀释，建议原液使用效果更佳；

3、根据客户工艺需求可选择适合粒度，及介质调整。

储存方式：

本品需在0-5℃以上储存，防止结冰，在零度以下因产生不可再分散结块而失效。

包装规格：

500ML/瓶，1L/瓶。