碳化硅(SiC)单晶衬底是由硅、碳元素按1:1化学计量比构成的IV-IV族宽禁带化合物半导体材料,具备耐高温、耐高压、高频性能优异、导通损耗低等突出优势,是制备大功率电力电子器件与微波射频器件的核心基础材料。
碳化硅单晶以Si-C四面体为基本结构单元,因原子层间键能差值较小,堆叠方式存在多样化组合,使得碳化硅具备多种晶型结构。其中采用ABCB堆垛方式的4H晶型综合性能最优,是目前半导体产业唯一规模化应用的碳化硅晶型。碳化硅硬度仅次于金刚石,4H型碳化硅禁带宽度达3.26eV,热导率可达4.9W/(cm·K),兼具高击穿电场、高电子饱和漂移速率等优异物理特性。
碳化硅单晶衬底既可用于功率、射频半导体器件制造,也可充当光波导、TF-SAW滤波器、散热构件的基底材料,下游覆盖新能源汽车、轨道交通、光伏发电、储能、输配电、通信、消费电子以及半导体激光等多个领域。
新能源汽车市场中,碳化硅器件正从高端选配快速转向主流配置,除主驱逆变器之外,车载充电机、DC-DC变换器、电池管理系统、辅助电源等零部件陆续导入SiC解决方案。AI数据中心方面,800V高压直流(HVDC)逐步成为主流技术方向,固态变压器(SST)作为关键功率单元,进一步打开碳化硅器件的市场增量。
在碳化硅单晶的主流制备工艺中,物理气相传输法(PVT)是适配工业化批量生产的核心技术。该工艺生产时,将碳化硅籽晶置于坩埚顶部,底部装填碳化硅粉料,在高温、低压的密闭生长环境中,底部的碳化硅粉料受热升华,升华后的气相物质依托炉内温度梯度与浓度差向上输运,聚集至籽晶表面形成过饱和状态,最终通过再结晶过程完成碳化硅单晶的生长制备。
新思界
行业分析人士表示,2025年12月,天岳先进在互动平台回答投资者提问时表示,公司碳化硅衬底已与全球前十大功率半导体器件制造商中一半以上的制造商建立了业务合作关系,客户主要采用其碳化硅衬底制造功率器件及射频器件。另外,2025年在全球范围内,天岳先进6英寸、8英寸碳化硅衬底的市占率均位居首位,首次超过美国Wolfspeed公司。
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