碳化硅市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研 碳化硅產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展時(shí)期

• 黃文玉 2023年1月28日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 235 7
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碳化硅主要有四大應(yīng)用領(lǐng)域，即：功能陶瓷、高級(jí)耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應(yīng)，不能算高新技術(shù)產(chǎn)品，而技術(shù)含量極高 的納米級(jí)碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

‘十四五’規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要”提出，我國(guó)將加速推動(dòng)以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體新材料新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，催生一批高速成長(zhǎng)的新材料企業(yè)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今經(jīng)歷了3個(gè)階段，第一代半導(dǎo)體材料以硅為代表;第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵也已經(jīng)廣泛應(yīng)用;而以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料，相較前兩代產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)顯著。

碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機(jī)葉輪或汽缸體的內(nèi)壁，可提高其耐磨性而延長(zhǎng)使用壽命1～2倍;用以制成的高級(jí)耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強(qiáng)度高，節(jié)能效果好。低品級(jí)碳化硅(含SiC約85%)是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學(xué)成分，提高鋼的質(zhì)量。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。

碳化硅主要有四大應(yīng)用領(lǐng)域，即：功能陶瓷、高級(jí)耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應(yīng)，不能算高新技術(shù)產(chǎn)品，而技術(shù)含量極高 的納米級(jí)碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國(guó)碳化硅行業(yè)市場(chǎng)全景調(diào)研及投資價(jià)值評(píng)估研究報(bào)告》顯示：

碳化硅是由美國(guó)人艾奇遜在1891年電熔金剛石實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室偶然發(fā)現(xiàn)的一種碳化物，當(dāng)時(shí)誤認(rèn)為是金剛石的混合體，故取名金剛砂，1893年艾奇遜研究出來(lái)了工業(yè)冶煉碳化硅的方法，也就是大家常說(shuō)的艾奇遜爐，一直沿用至今，以碳質(zhì)材料為爐芯體的電阻爐，通電加熱石英SiO2和碳的混合物生成碳化硅。

碳化硅，是一種無(wú)機(jī)物，化學(xué)式為SiC，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加食鹽)等原料通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見(jiàn)的礦物，莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中，碳化硅為應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)的一種，可以稱為金鋼砂或耐火砂。 中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

碳化硅行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個(gè)常用的基本品種，都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約95%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC約97%以上，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。純碳化硅為無(wú)色，而工業(yè)生產(chǎn)之棕至黑色系由于含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因?yàn)槠浔砻娈a(chǎn)生之二氧化硅保護(hù)層所致

碳化硅分為黑碳化硅和綠碳化硅，2020年中國(guó)黑碳化硅產(chǎn)量為75萬(wàn)噸，綠碳化硅產(chǎn)量為10.5萬(wàn)噸，2021年中國(guó)黑碳化硅產(chǎn)量為90萬(wàn)噸，綠碳化硅為11萬(wàn)噸，產(chǎn)量相繼上漲。說(shuō)明我國(guó)碳化硅行業(yè)發(fā)展前景及需求量較為良好。2021年，黑碳化硅產(chǎn)量約90萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)20%。其中甘肅48萬(wàn)噸，寧夏29萬(wàn)噸，內(nèi)蒙古10萬(wàn)噸，湖北及青海3萬(wàn)噸。綠碳化硅產(chǎn)量約11萬(wàn)噸，其中新疆10萬(wàn)噸，四川1萬(wàn)噸。

在目前整個(gè)碳化硅市場(chǎng)中，美、日、歐等外商仍占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)Wolfspeed、英飛凌、羅姆約占據(jù)90%的碳化硅市場(chǎng)份額，其中Wolfspeed是碳化硅襯底的主要供應(yīng)商，占據(jù)了一半以上的碳化硅晶片市場(chǎng)。

根據(jù)海關(guān)資料顯示，2020年受到全球疫情影響，中國(guó)碳化硅進(jìn)口量急劇下降，2020年中國(guó)碳化硅進(jìn)口量為1624.7噸，同比下降72.89%，隨著疫情態(tài)勢(shì)的放緩，中國(guó)碳化硅進(jìn)口量有一定的恢復(fù)，2021年中國(guó)碳化硅進(jìn)口量為3873.5噸，同比增長(zhǎng)138.41%，增長(zhǎng)可觀。中國(guó)碳化硅從2017年至2020年出口量呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)，2021年中國(guó)碳化硅出口量恢復(fù)為374.8萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)55%，2022上半年中國(guó)碳化硅出口量為199.1萬(wàn)噸。可以看出中國(guó)碳化硅并不依賴于進(jìn)口，出口量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)口量。

目前我國(guó)在5G通信、電動(dòng)汽車等新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模等方面都處于國(guó)際優(yōu)勢(shì)地位，將促進(jìn)我國(guó)上游半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步提高國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的影響力，尤其對(duì)碳化硅器件將產(chǎn)生巨大的需求。

國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)還很不完善，從我國(guó)碳化硅進(jìn)出口數(shù)量來(lái)看，我國(guó)碳化硅出口量遠(yuǎn)大于進(jìn)口量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2021年1-4月我國(guó)碳化硅進(jìn)口量為0.05萬(wàn)噸，同比下降45.24%，出口量為10.34萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)10.19%。中國(guó)海關(guān)顯示，2015-2021年間，中國(guó)碳化硅的進(jìn)口均價(jià)波動(dòng)較大，出口均價(jià)較為平穩(wěn)。2021年中國(guó)碳化硅的進(jìn)口均價(jià)為3.16美元/千克，較2020年減少1.71美元/千克;中國(guó)碳化硅出口均價(jià)為0.93美元/千克，較2020年減少0.11美元/千克。

數(shù)據(jù)顯示，2018-2020年和2021上半年晶棒良率分別為41%、38.57%、50.73%和49.90%，襯底良率分別為72.61%、75.15%、70.44%和75.47%，綜合良率目前大約為37.7%。說(shuō)明中國(guó)碳化硅的技術(shù)級(jí)層面有限，目前還沒(méi)有找到能提高綜合良率的辦法。

根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2022年底5G基站總數(shù)將突破200萬(wàn)個(gè)，中國(guó)5G基站也是碳化硅的重要下游產(chǎn)業(yè)的組成部門，2019年，中國(guó)5G基站數(shù)量為13萬(wàn)臺(tái)，2022年上半年中國(guó)5G基站數(shù)量為185.4萬(wàn)臺(tái)。

現(xiàn)在碳化硅產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展時(shí)期，大力發(fā)展碳化硅產(chǎn)業(yè)，可引領(lǐng)帶動(dòng)原材料與設(shè)備兩個(gè)千億級(jí)產(chǎn)業(yè)，助力我國(guó)加快向高端材料、高端設(shè)備制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的步伐。5G通信、電動(dòng)汽車等新興產(chǎn)業(yè)對(duì)碳化硅材料將產(chǎn)生巨大需求，大力發(fā)展碳化硅產(chǎn)業(yè)，可引領(lǐng)帶動(dòng)原材料與設(shè)備兩個(gè)千億級(jí)產(chǎn)業(yè)，助力我國(guó)加快向高端材料、高端設(shè)備制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的步伐。

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