碳化硅行业报告（33页）

行业报告下载 2022年03月29日 08:04 管理员

半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料。核心分为以下三代： 1) 第一代元素半导体材料：硅（Si）和锗(Ge)；为半导体最常用的材料，起源于 20 世纪 50 年代，奠定了微电子产业的基础。 2) 第二代化合物半导体材料：砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等；是 4G 时代的大部分通信设备的材料，起源于 20 世纪 90 年代，奠定了信息产业的基础。 3) 第三代宽禁带材料：碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氮化铝（ALN）、氧化镓（Ga2O3）等，近 10 年世界各国陆续布局、产业化进程快速崛起。其中，碳化硅（SiC）为第三代半导体材料核心。核心用于功率+射频器件，适用于 600V 以上高压场景，包括光伏、风电、轨道交通、新能源汽车、充电桩等电力电子领域。SiC 碳化硅是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一：由碳元素和硅元素组成的一种化合物半导体材料。相比传统的硅材料（Si），碳化硅（SiC）的禁带宽度是硅的 3 倍；导热率为硅的 4-5 倍；

击穿电压为硅的 8-10 倍；电子饱和漂移速率为硅的 2-3 倍。核心优势体现在： 1) 耐高压特性：更低的阻抗、禁带宽度更宽，能承受更大的电流和电压，带来更小尺寸的产品设计和更高的效率； 2) 耐高频特性：SiC 器件在关断过程中不存在电流拖尾现象，能有效提高元件的开关速度（大约是 Si 的 3-10 倍），适用于更高频率和更快的开关速度； 3) 耐高温特性：SiC 相较硅拥有更高的热导率，能在更高温度下工作。相同规格的碳化硅基 MOSFET 与硅基 MOSFET 相比，其尺寸可大幅减小至原来的 1/10，导通电阻可至少降低至原来的 1/100。相同规格的碳化硅基 MOSFET 较硅基 IGBT 的总能量损耗可大大降低 70%。碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势，将极大提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率，未来将主要应用领域有电动汽车/充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。

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