

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。
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。
从深圳市国资委了解到,由市属国企深重投集团与市科技创新局联合打造的国家第三代半导体技术创新中心深圳综合平台在氮化镓/碳化硅集成领域取得突破性进展。该国创中心在国际上首次研制了商用8英寸4°倾角4H-SiC衬底上的高质量氮化铝镓/氮化镓异质结构外延,能显著降低氮化镓外延材料的缺陷密度,大幅提升散热性能,各项指标均达到国际领先水平,有望从根本上解决其可靠性问题。这一成果打破了大尺寸氮化镓与碳化硅材料单片集成的技术瓶颈,可批量应用于大尺寸、高质量氮化镓外延材料制备,为现有硅基氮化镓技术路线提供了一种极具竞争力的替代方案,为氮化镓/碳化硅混合晶体管的发展和产业化进程奠定基础。(深圳特区报)
这标志着全球首个针对法币稳定币的全面监管框架落地。
日前举行的长三角科研院所联盟成员大会暨 2025 年度工作会议上,长三角“人工智能+”数据创新应用联合实验室正式启动。据介绍,该实验室将联合研发“可信大模型”等创新产品与解决方案,并积极探索人工智能在金融科技、文旅、政务、通信与互联网等垂直行业的数字化应用落地,为长三角数字经济发展贡献力量。会上,上海市软件信息应用技术研发转化专家服务基地(国家级)正式启动。聚焦集成电路第三代半导体,会上还发布了面向智能电网应用的高压碳化硅功率器件技术。(上观新闻)
Wolfspeed美股盘后涨152.5%,报1.01美元。该公司申请破产——按第11章申请(债务)重组,从而激活一份得到债权人支持的、将债务削减46亿美元的计划。该公司预计,到三季度末能摆脱破产状态。
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