扬州市科学技术局：2023年第三代半导体材料碳化硅产业发展现状与启示（9页）.pdf

1、 2023 年第年第 20 期（总第期（总第 358 期）期）主办主办:扬州市科学技术局扬州市科学技术局 承办承办:扬州市科学技术情报研究所扬州市科学技术情报研究所 2023 年年 9 月月 25 日日 领导批示：领导批示：第三代半导体材料碳化硅 产业发展现状与启示 摘要：摘要：碳化硅是全球最先进的第三代半导体材料，是新一代雷达、卫星通信、5G基站等重要领域的核心材料。培育发展碳化硅产业，对我市抢占第三代半导体战略新高地具有重要战略意义。本文介绍了碳化硅产业的基本情况，总结了碳化硅产业的发展现状和先进地区的经验做法，并从加强顶层设计、强化科技招商、搭建创新载体、加强人才和资金引进四个方面提出对

2、扬州的启示，供参考。1 一、概况 1、碳化硅（Sic）：是由碳元素和硅元素组成的一种化合物半导体材料，是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料。2、碳化硅性能优势显著：（1）宽禁带、击穿场强高、导热效率高、饱和电子漂移速率快；（2）在耐高压、耐高温、高频等方面具备碾压优势，可同时实现高耐压、低导通电阻、高频。3、碳化硅制成的功率器件应用广泛。碳化硅材料制成的器件主要分为两类：（1）导电型导电型。通过在导电型衬底上生长碳化硅外延层后进一步加工制成，包括肖特基二极管、MOSFET、IGBT 等，主要应用于电动汽车、光伏发电、轨道交通、数据中心、充电等基础建设。（2）半绝缘型。半绝缘型。通过在半

3、绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层后进一步制成，包括 HEMT 等微波射频器件，主要用于 5G 通信、车载通信、国防应用、数据传输、航空航天等领域。4、开发应用潜力巨大。（1）光伏发电领域）光伏发电领域。使用碳化硅功率器件的光伏逆变器可以提高太阳能转化效率，从而带来低成本和高效率；（2）新能源汽车领域。）新能源汽车领域。碳化硅功率器件正在加速渗透逆变器市场，2022 年中国车用碳化硅衬底市场需求约在 16.9 亿元，2025 年预计将达 129.9 亿元，年均增长率达 97.2%；（3）轨道交）轨道交通领域。通领域。碳化硅器件能够提升轨道交通牵引变流器供电频率，提升装备应用的灵活性和机动性；（

4、4）航空航天领域。）航空航天领域。碳化硅是制备航空发动机的理想材料，可有效减小设备损耗；（5）5G 通信通信领域。领域。在无线通信领域，可确保通讯系统稳定运行。5、市场空间广阔。据世界权威半导体市场研究机构 Yole 预测，2 碳化硅碳化硅功率半导体功率半导体市场规模将在 2027 年达 62.97 亿美元，年复合增长率达 34%。汽车应用主导 SiC 市场，占整个功率 SiC 器件市场的 75%以上。据全球碳化硅龙头企业 Wolfspeed 预测，碳化硅器碳化硅器件件将在 2024 年和 2026 年达 66 亿美元和 89 亿美元；碳化硅材料碳化硅材料在 2024 年和 2026 年达 1

5、2 亿美元和 17 亿美元。6、碳化硅技术难点主要集中在长晶、外延、器件可靠性及验证上。碳化硅衬底从样品到稳定批量供货大约需要 5 年时间；叠加车规级器件长验证周期，碳化硅市场的进入壁垒相对较高。二、碳化硅产业发展现状 1、全球产业格局呈美国、欧洲、日本三足鼎立态势。其中，美国全球独大，占有全球 SiC 产量的 70%80%，碳化硅晶圆市场CREE一家市占率高达6成之多；欧洲拥有完整的SiC衬底、外延、器件以及应用产业链，在全球电力电子市场拥有强大的话语权；日本是设备和模块开发方面的绝对领先者。2、国内陆续出台支持性政策。国家和各省市先后出台了相关政策，将碳化硅为首的第三代半导体产业作为战略级

6、规划产业。各地政策方向主要从加强产业链技术基础和提升碳化硅产品性能两个方面入手。北京率先发展碳化硅等第三代半导体产业的要求，上海着重于碳化硅、第三代半导体产品的具体性能，广东将打造产业集聚发展核心区和示范区，江苏将加强碳材料等纳米新材料研发应用，湖北、浙江等地则提出加强产业链技术发展。3、我国碳化硅行业市场规模呈快速上涨态势。2022 年，我国碳化硅市场规模约为 43.45 亿元，产值约为 20.43 亿元，碳化硅行 3 业主要分布在华东、华南等发达地区，占比分别为 32.78%、16.74%。此外，碳化硅半导体产业吸金超 2400 亿元，衬底和芯片成投资强度最大领域。碳化硅产业已披露的扩产投