碳化硅(SiC)是一种由硅和碳组成的化合物半导体材料,属于第三代宽禁带半导体。
性能优势
与传统硅(Si)材料相比,碳化硅(SiC)具备以下优势
禁带宽度:约3.26 eV,为硅的3倍,使其在高温下仍能保持稳定,理论工作温度可达400℃以上;
击穿电场强度:约为硅的10倍,可耐受更高电压,适用于1200V至3300V的高压功率器件;
热导率:高达490 W/m·K,是硅的3倍以上,具备卓越的散热能力,可显著降低系统冷却需求;
电子饱和漂移速度:更快,支持高频开关操作,开关频率可达数百kHz至MHz级,提升功率密度;
低导通电阻与无电流拖尾效应:显著降低开关损耗,提升系统能效。
主要应用领域
碳化硅的应用已从功率器件扩展至散热材料、光学基底等多个维度,覆盖四大高增长产业:
新能源汽车:用于主驱逆变器、车载充电器(OBC)、DC-DC转换器。用SiC模块可使整车能耗降低8%-10%,续航里程提升5%-10%,或降低电池成本。
AI与数据中心:应用于UPS、HVDC、SST等高功率电源设备,提升能效。作为CoWoS封装中的中介层或热沉材料,热导率远超硅,可解决GPU高发热难题。
光伏与储能:SiC器件可使光伏逆变器效率突破99%,系统能耗降低50%以上。提升储能变流器充放电效率,延长设备寿命。
通信与AR:在5G/6G射频器件上,作为氮化镓(GaN)器件的衬底,兼顾高导热与高频输出优势。SiC具备良好折射率,正被用于光波导基材,助力设备轻量化与全彩显示,可应用于AR眼镜。
全球与国产化格局
全球主导者:美国Wolfspeed(原Cree)占据全球60%以上衬底产能,日本罗姆、德国英飞凌在器件端领先。
中国进展:天岳先进、天科合达、露笑科技、三安光电等企业加速追赶,8英寸衬底量产能力逐步形成,12英寸中试线已贯通,国产化率持续提升,但整体仍低于20%。
风险提示:以上内容仅供参考,不构成投资建议。
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