上榜理由技术最成熟、商业化程度最高的第三代半导体材料与第一、第二代半导体材料相比,第三代半导体具有较大禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点,被誉为光电子和微电子产业的“新发动机”,有望引领新一轮的信息和能源产业革命。
在第三代半导体材料中,碳化硅的技术成熟度最高,但目前的全球市场份额基本被国外企业垄断。
材料简介碳化硅(SiC)是第三代半导体材料中技术成熟度最高的材料,属于IV-IV族半导体化合物,具有宽禁带(Eg:3.2eV)、高击穿电场(4×106V/cm)、高热导率(4.9W/cm.k)等特点。
从产业链角度看,碳化硅包括单晶衬底、外延片、器件设计、器件制造等环节。
目前已发现的碳化硅同质异型晶体结构有200多种,其中应用最广泛的是4H和6H晶型。
应用领域4H-SiC适用于微电子领域,用于制备高频、高温、大功率器件;6H-SiC适用于光电子领域,可实现全彩显示。
发展瓶颈1. 大尺寸碳化硅单晶衬底制备及加工技术不成熟:目前国际上碳化硅芯片的制造已经从4英寸换代到6英寸,并已开发出8英寸碳化硅单晶样品,而我国单晶衬底的尺寸偏小、缺陷水平偏高。
2. P型衬底技术的研发较为滞后:未来高压双极型器件需要P型衬底,而我国碳化硅P型单晶衬底的基础研究尚未得到突破,技术开发滞后。
3. N型碳化硅外延生长技术有待进一步提高:国内企业外延材料生长过程中气流和温度控制等技术不成熟,一定程度影响了中低压碳化硅芯片良率的提高。
行业发展目标《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中,将“战略先进电子材料”列为发展重点之一,以第三代半导体材料与半导体照明、新型显示为核心,以大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料为重点,推动跨界技术整合,抢占先进电子材料技术的制高点。
《新材料产业发展指南》明确提出,要突破新一代信息技术产业用材料,加强大尺寸硅材料、大尺寸碳化硅单晶、高纯金属及合金溅射靶材生产技术研发,加快高纯特种电子气体研发及产业化,解决极大规模集成电路材料制约。
市场规模预测据Grand View Research的统计及预测数据显示,2019年全球碳化硅市场规模为25.2亿美元,预计到2027年将增长至71亿美元,2020-2027年的复合年增长率为16.1%。
主要研究单位/公司国内:山东天岳、天科合达、同光晶体、瀚天天成、天域半导体、中电科、基本半导体、扬杰电子、世纪金光、三安光电、中科院、中国电科2所…国外:科锐(Cree)、Infineon、II-VI、道康宁(Dow Corning),SiCrystal(被Rohm收购)、日本昭和电工(Showa Denko)、STMicroelctronics、新日铁住金、Norstel、三菱电机…以上排名不分先后,名称均为简称应用案例新能源:光伏逆变器、新能源汽车逆变器、转换器及充电桩…光伏逆变器图片