

碳化硅:股票相关名词解释:碳化硅板块是指涉及碳化硅(SiC)材料研发、生产及应用等相关企业的股票集合。作为第三代半导体材料的代表,碳化硅板块近年来备受投资者关注,成为股市中的热门投资领域。
碳化硅:新能源+5G双轮驱动,800V高压平台普及引爆需求,国产替代加速推进,政策加持下成长确定性高
碳化硅,是一种无机物,化学式为SiC,是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。
第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC) 、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料,其中最为重要的就是SiC和GaN。
SiC基MOSFETs相较于硅基MOSFETs拥有高度稳定的晶体结构,工作温度可达600℃;SiC的击穿场强是硅的十倍多,因此SiC基MOSFETs阻断电压更高;SiC的导通损耗比硅器件小很多,而且随温度变化很小;SiC的热导系数几乎是Si材料的2.5倍,饱和电子漂移率是Si的2倍,所以 SiC器件能在更高的频率下工作。
SiC主要应用于白色家电、新能源(电动汽车、风电、光伏)、工业应用等。
碳化硅市场成长动力主要来自新能源汽车、光伏等。我国作为全球最大的新能源汽车市场,随着特斯拉等品牌开始大量推进SiC解决方案,国内的厂商也快速跟进,以比亚迪为代表的整车厂商开始全方位布局,推动第三代半导体器件的在汽车领域加速。第三代半导体器件在充电桩领域的渗透快于整车市场,主要应用是直流充电。2019年,新能源汽车细分市场的 SiC 器件应用规模(含整车和充电设施)约为 4.2 亿元,较上年增长了 70%,未来五年预计将保持超过 30%的年均增长。
2019年,第三代半导体电力电子器件在工业及商业电源的市场规模接近9亿元,增速超过30%。
2018年碳化硅功率器件市场规模约3.9亿美元,受新能源汽车庞大需求的驱动以及电力设备等领域的带动 ,IHS预测到 2027年碳化硅功率器件的市场规模将 超过 100 亿 美元。2021年起,受益电动汽车拉动,SiCMOSFET 将保持较快的速度增长,成为最畅销的分立SiC功率器件。
机构预测2025年光伏发电逆变器SiC渗透率50%;使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅MOSFET 与 碳化硅SBD结合 的功率模块的光伏逆变器,转换效率可从96%提升至99%以上,能量损耗降低50%以上,设备循环寿命提升 50倍,从而能够缩小系统体积 、增加功率密度、延长器件使用寿命 、降低生产成本 。
机构预测2030年轨道交通SiC渗透率30%;轨道交通车辆中大量应用功率半导体器件,其牵引变流器、辅助变流器、主辅一体变流器、电力电子变压器、电源充电机都有使用碳化硅器件的需求。将 碳化硅器件应用于轨道交通牵引变流器能极大发挥 碳化硅 器件高温、高频和低损耗特性,提高牵引变流器装置效率,符合轨道交通大容量、轻量化和节能型牵引变流装置的应用需求提升系统的体效能。
碳化硅在电动汽车领域有望大显身手;在动力控制单元中,IGBT或者SiC模块将高压直流电转换为驱动三相电机的交流电;在车载充电器AC/DC和DC/DC直流转换器中,都会用到IGBT 或者SiC、MOS、SBD单管;
特斯拉逆变器模组上率先采用了24颗碳化硅SiC MOSFET,该产品由意法半导体提供,随后英飞凌也成为了特斯拉的 SiC 功率半导体供应商。国内车企也纷纷跟进,2020年,比亚迪汉 EV 车型电机控制器首次使用了比亚迪自主研发并制造的SiC MOSFET控制模块,大大提高了电机性能。
碳化硅可实现大概率及高续航。除了宽禁带带来的优势外,碳化硅还有两大优势,一个是饱和电子速度更高,一个是导热率更高、耐温性能更高。饱和电子速度快,也就是可以通过更大的电流。碳化硅材料的电子饱和速度是硅材料的两倍,因此在设备设计时,匹配的电流强度更容易远离设备的饱和电流,也就能实现在导通状态下更低的电阻。这能减少电能的损耗,也有助于降低设备发热,简化散热设计。特别是在瞬时大电流情况下,设备温度积累减少,再加上耐温性增加与材料本身更强的导热率,也让设备散热更容易。车辆也就能爆发出更大的功率。这是比亚迪汉能实现363Kw 功率的原因。使用磷酸铁锂的情况下能达到 605 公里的续航里程,显然也有碳化硅的功劳。
根据 Infineon 数据,2020 年,48V 轻混汽车需要增加 90 美元功率半导体,电动汽车或者混动需要增加330美元功率半导体。如果要采用碳化硅器件,单车价值量则更高。
中国企业在单晶衬底方面以4英寸为主,目前已经开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底。山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成6英寸衬底的研发,中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。外延片方面,中国瀚天天成、东莞天域半导体、国民天成均可供应4-6英寸外延片。模块方面有斯达半导体、比亚迪电子、中车时代电气等公司。三安光电在SiC方面也在深度布局。
预测2025年中国碳化硅晶片占全球比将从2020年的8.6%提升至16%。根据半导体时代产业数据中心,预测2020年中国碳化硅晶片在半导体领域的出货量13万片,仅占全球8.67%;预测2025年出货量80万片,2020-2025年复合增长率为43.8%,远高于全球27.2%复合增长率,中国出货量占有率上升至16%。
碳化硅的基本概念
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,具有宽禁带特性,被誉为宽禁带半导体材料。其独特的物理和化学性质使其在半导体、电子和能源领域展现出巨大的应用潜力。
碳化硅的显著特性
- 高硬度与耐磨性:莫氏硬度高达9.5,仅次于金刚石,是极佳的耐磨材料。
- 高热稳定性:耐受高温,热膨胀系数低,可在极端温度下保持结构稳定。
- 高导热性:热导率高,有助于散热,减少热应力。
- 半导体性能:宽禁带特性,适合高频、高压、高温工作条件。
碳化硅的广泛应用
- 电力电子器件:用于制造高效功率半导体器件,如MOSFETs、BJTs等,广泛应用于电动汽车、光伏逆变器等领域。
- 半导体照明:作为LED照明技术的关键组成部分,提供高效、长寿命的光源。
- 射频和微波器件:用于制造高频、高功率电子器件,广泛应用于无线通信系统。
- 航空航天:作为轻质高强度材料,用于制造航天器的热保护系统、发动机部件等。
碳化硅板块的投资价值
随着技术的不断突破和应用领域的不断拓展,碳化硅板块的投资价值日益凸显。作为新能源、高性能电子等领域的关键材料,碳化硅的需求量将持续增长,为相关企业带来广阔的发展前景。
面临的挑战与未来方向
尽管碳化硅板块展现出巨大的潜力,但仍面临成本高昂、生产工艺复杂等挑战。未来,随着技术成熟和生产规模的扩大,预期碳化硅材料的生产成本将逐渐下降,进一步推动其在更多领域的普及和应用。
总结:
碳化硅作为一种高性能的半导体材料,在多个领域展现出广泛的应用前景。碳化硅板块因此成为股市中的热门投资领域,吸引了众多投资者的关注。随着技术的不断进步和成本的降低,碳化硅有望在更多领域发挥重要作用,为投资者带来丰厚的回报。
广州印发广州市加快建设先进制造业强市规划(2024-2035年),大力发展碳化硅、氧化锌、氧化镓等第三代半导体材料制造,支持氮化镓、碳化硅等化合物半导体器件和模块的研发制造,加快光刻胶、高纯度化学试剂、电子气体、碳基、高密度封装基板等材料研发生产,培育壮大化合物半导体IDM(集成器件制造)、宽禁带半导体材料、电子级多晶硅及硅片企业。支持开展射频、传感器、纳米级陶瓷粉体、电力电子等器件研发转化,推动化合物半导体产品的推广应用。
展会亮点众多,AI硬件成绝对核心。
近期,中国科学院合肥物质院固体所王振洋研究员团队在锂离子电池硅碳复合负极材料领域取得系列进展。团队针对硅基材料界面不稳定的瓶颈问题,创新性地提出了激光引导共价键合策略与分级双涂层协同调控策略,显著提升了电池的循环稳定性与电化学性能。针对硅碳界面的本征稳定性问题,研究团队首先开发了一种激光引导共价键合策略。实验结果显示,优化后的SiOx/NLIG-8%复合负极在2.0 A/g的高电流密度下循环1000次后,容量保持率高达91.3%,展现出优异的长期循环稳定性。另外,为进一步解决传统SEI层机械稳定性与离子传输效率问题,团队通过多维度探索,提出了一种采用聚苯胺(PANi)和激光诱导石墨烯(LIG)分级双涂层协同调控策略。上述两项工作通过多尺度界面工程调控策略,实现了从化学键合锚定到宏观结构应力耗散的协同优化,有效解决了硅基材料界面不稳定难题,为开发长寿命、高能量密度的锂离子电池负极材料提供了全新思路。
目前电源模块将机柜高压电“转换”成XPU(专用处理器)所需的低压电,占中心总用电量的11%。
近期,中国科学院半导体研究所科技成果转化企业北京晶飞半导体科技在碳化硅晶圆加工技术领域取得重大突破,成功利用自主研发的激光剥离设备实现了12英寸碳化硅晶圆的剥离。该突破标志着中国在第三代半导体关键制造装备领域迈出重要一步,为全球碳化硅产业的降本增效提供了全新解决方案。本次技术突破对碳化硅产业发展具有多重意义,主要包括:大幅降低生产成本:12英寸碳化硅晶圆相比目前主流的6英寸晶圆,可用面积提升约4倍,单位芯片成本降低30%-40%;提升产业供给能力:解决了大尺寸碳化硅晶圆加工的技术瓶颈,为全球碳化硅产能扩张提供了设备保障;加速国产化替代进程:打破了国外厂商在大尺寸碳化硅加工设备领域的技术垄断,为我国半导体装备自主可控提供了重要支撑;促进下游应用普及:成本降低将加速碳化硅器件在新能源汽车、可再生能源等领域的应用。(证券时报)
行业或将打开新的成长空间。今日重要性:✨
其在散热要求更高的环境中具有一定应用潜力。
媒体报道称,英伟达在新一代Rubin处理器的开发蓝图中,计划把CoWoS先进封装环节的中间基板材料,由硅换成碳化硅。台积电正号召设备厂与化合物半导体相关厂商参与,计划将12英单晶碳化硅应用于散热载板,取代传统的氧化铝、蓝宝石基板或陶瓷基板。
在AI服务器及数据中心的大功率供电需求不断提升的趋势下,SiC/GaN有望得到更广泛的应用。
| ID | 股票名称 | 涨幅% | 现价 | 换手率% | 总市值 | 炒作逻辑 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 天岳先进 | 20% | 111.19 | 4.97% | 478亿 | 国内最早从事碳化硅半导体材料产业化的企业之一,具备技术领先的技术优势和产业化能力 |
| 2 | 通富微电 | 10% | 46.86 | 11.71% | 711亿 | 国内封测龙头;公司具备封测第三代碳化硅半导体的能力,并已开展相关业务,已为国际知名汽车电子客户开发的第三代半导体碳化硅产品 |
| 3 | 三安光电 | 10.03% | 15.79 | 6.5% | 788亿 | 公司主要从事化合物半导体材料与器件, 以氮化镓、 碳化硅、磷化铟等为主 |
| 4 | 宇晶股份 | 10% | 59.62 | 10.15% | 79亿 | 1、公司6-8英寸碳化硅切磨抛设备已批量销售,系碳化硅衬底加工核心供应商,并推进12英寸硅片切割设备研发; 2、卫星要用UTG玻璃,单星太阳翼面积倍数提升,公司多线切割机产品在光伏硅片“大尺寸化、薄片化”切割方面优势明显,公司切片设备可适用于硅片切片加工 |