碳化硅材料主要包括單晶和陶瓷2大類，無(wú)論是作為單晶還是陶瓷，碳化硅材料目前已成為半導(dǎo)體、新能源汽車、光伏等三大千億賽道的關(guān)鍵材料之一。

單晶方面，碳化硅作為目前發(fā)展最成熟的第三代半導(dǎo)體材料，可謂是近年來(lái)最火熱的半導(dǎo)體材料。尤其是在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，碳化硅被深度綁定新能源汽車、光伏、儲(chǔ)能等節(jié)能減碳行業(yè)，萬(wàn)眾矚目。陶瓷方面，碳化硅憑借其優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量、高耐磨性、高導(dǎo)熱性、耐腐蝕性等性能，近年來(lái)隨著新能源汽車、半導(dǎo)體、光伏等行業(yè)的起飛而需求爆發(fā)，深深地滲入到這些新興領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

陶瓷方面

陶瓷方面，常見(jiàn)的陶瓷材料有碳化硅、氧化鋁、氮化硅等，其中碳化硅材料因其具有極高的彈性模量、導(dǎo)熱系數(shù)和較低的熱膨脹系數(shù)，不易產(chǎn)生彎曲應(yīng)力變形和熱應(yīng)變等特性，作為性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷和高溫材料，在鋰電、半導(dǎo)體、光伏等領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

光刻機(jī)等半導(dǎo)體設(shè)備用精密部件的熱門材料

陶瓷是刻蝕機(jī)、涂膠顯影機(jī)、光刻機(jī)、離子注入機(jī)等半導(dǎo)體關(guān)鍵設(shè)備中的關(guān)鍵部件材料，其成本已占半導(dǎo)體設(shè)備成本10%以上。其中，碳化硅陶瓷在半導(dǎo)體制造的前段到后段工藝裝備中都有廣泛應(yīng)用，例如在研磨拋光吸盤、光刻吸盤、檢測(cè)吸盤、精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、刻蝕環(huán)節(jié)的高純碳化硅部件、封裝檢測(cè)環(huán)節(jié)中精密運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等等，地位極其重要。

來(lái)源：Wind，梧桐樹(shù)半導(dǎo)體整理

（1）在光刻機(jī)中在高端光刻機(jī)中，為實(shí)現(xiàn)高制程精度，需要廣泛采用具有良好的功能復(fù)合性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、尺寸精度的陶瓷零部件，如E-chuck、Vacumm-chuck、Block、磁鋼骨架水冷板、反射鏡、導(dǎo)軌等。這方面，碳化硅陶瓷足以勝任。

（2）在刻蝕設(shè)備中在刻蝕設(shè)備中，等離子體通過(guò)物理作用和化學(xué)反應(yīng)會(huì)對(duì)設(shè)備器件表面造成嚴(yán)重腐蝕，一方面縮短部件的使用壽命，降低設(shè)備的使用性能，另一方面腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)出現(xiàn)揮發(fā)和脫落的現(xiàn)象，在工藝腔內(nèi)產(chǎn)生雜質(zhì)顆粒，影響腔室的潔凈度。因此，刻蝕機(jī)腔體和腔體部件材料的耐等離子體刻蝕性能變得至關(guān)重要。SiC作為刻蝕機(jī)腔體材料，相較于石英，其材料本身產(chǎn)生的雜質(zhì)污染較少，由于具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能，在等離子轟擊其原子表面時(shí)，原子損失率相對(duì)較少，日本三井公司報(bào)道一種SiC復(fù)合材料作為空氣刻蝕機(jī)腔體材料，具有較高的耐腐蝕性。

聚焦環(huán)部件方面，其作用是提供均衡的等離子，要求與硅晶圓有相似的電導(dǎo)率。以往采用的材料主要是導(dǎo)電硅，但是含氟等離子體會(huì)與硅反應(yīng)生成易揮發(fā)的氟化硅，大大縮短其使用壽命，導(dǎo)致部件需要頻繁更換，降低生產(chǎn)效率。SiC與單晶Si有相似的電導(dǎo)率，而且耐等離子體刻蝕性能更好，可以作為聚焦環(huán)的使用材料。

SiC刻蝕環(huán)作為半導(dǎo)體材料在等離子刻蝕環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵耗材，其純度要求極高。一般只能采用CVD工藝進(jìn)行生長(zhǎng)SiC厚層塊體，隨后經(jīng)精密加工而制得，主要用于半導(dǎo)體刻蝕工藝的制備環(huán)節(jié)。

碳化硅陶瓷窯具——鋰電材料燒結(jié)的“幕后工作者”

作為新能源分支，鋰電目前有多火不用贅述。鋰離子電池正極材料、負(fù)極材料和電解液的烘干、燒結(jié)和熱處理等工序中，輥道窯爐是一種關(guān)鍵的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，窯具是窯爐的關(guān)鍵配件，其工業(yè)窯爐中循環(huán)使用，用于支撐或保護(hù)被燒產(chǎn)品的耐火制品，受正極材料擴(kuò)產(chǎn)帶動(dòng)，窯具的應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，碳化硅陶瓷窯具以其優(yōu)異的高溫機(jī)械性能，耐火性能以及抗熱震性能應(yīng)用于陶瓷窯中，可提高窯爐生產(chǎn)能力，大幅度降低能耗，成為各類窯爐材料窯具材料中的理想選擇。

光伏行業(yè)——電池片生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵載具材料

在碳化硅陶瓷當(dāng)中，碳化硅舟托成為光伏電池片生產(chǎn)工藝過(guò)程中關(guān)鍵載具材料方面的良好選擇，其市場(chǎng)需求日益受到業(yè)界關(guān)注。目前普遍使用的石英舟托、舟盒、管件等受制于國(guó)內(nèi)、國(guó)際高純石英砂礦源限制，產(chǎn)能較小，且在光伏行業(yè)上游單晶爐用坩堝、中游硅片電池片載具耗材需求不斷增加的背景下，高純度石英砂存在供需緊張，價(jià)格長(zhǎng)期高位運(yùn)行的特點(diǎn)，石英載具作為光伏電池片生產(chǎn)過(guò)程中承載硅片的器件性能穩(wěn)定，但是與物美價(jià)廉的耗材選型標(biāo)準(zhǔn)背道而馳。相較于石英材料，碳化硅材料制舟托、舟盒、管件制品等熱穩(wěn)定性能好，高溫使用不變形，無(wú)有害析出污染物，作為石英制品的優(yōu)良替代材料，使用壽命可達(dá)1年以上，可顯著降低使用成本及維護(hù)維修停線造成的產(chǎn)能損失，成本優(yōu)勢(shì)明顯，其作為載具在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。當(dāng)前，世界主要經(jīng)濟(jì)體的光伏滲透率不斷提升，在各國(guó)政策引導(dǎo)與市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下，隨著光伏產(chǎn)業(yè)度電成本顯著下降，目前光伏發(fā)電已成為全球最經(jīng)濟(jì)的電力能源，根據(jù)IEA預(yù)測(cè)，2020-2030年間光伏裝機(jī)量將以21%的CAGR增長(zhǎng)至接近5TW，光伏占全球電力裝機(jī)比重將從9.5%提升至33.2%。

終端旺盛裝機(jī)需求持續(xù)帶動(dòng)電池片需求高增，推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)碳化硅舟托及舟盒替換需求上漲，預(yù)計(jì)到2025年半導(dǎo)體及光伏行業(yè)用碳化硅結(jié)構(gòu)陶瓷占比達(dá)62%，其中光伏行業(yè)用碳化硅結(jié)構(gòu)陶瓷占比將從2022年6%上升至26%，成為最快增長(zhǎng)領(lǐng)域。

小結(jié)

碳化硅材料無(wú)論是作為單晶材料還是作為陶瓷材料，均在半導(dǎo)體、鋰電、光伏等當(dāng)今最火的行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)了相當(dāng)重要的位置，其所處的這三大行業(yè)均為千億市場(chǎng)規(guī)模以上賽道，并且這些行業(yè)均正在高速成長(zhǎng)，可預(yù)見(jiàn)碳化硅材料的會(huì)有美好的明天。

發(fā)熱量巨大的電子器件、芯片、MOSFET等必須與五金鑄模的殼體內(nèi)壁接觸，以有效地實(shí)現(xiàn)熱傳遞，進(jìn)行散熱。MOS管在電子電路中起到放大或者開(kāi)關(guān)電路的作用，所以高絕緣高導(dǎo)熱性能材料是為MOS管散熱材料的首先考慮的參數(shù)。氮化硼導(dǎo)熱絕緣片獨(dú)特的制造工藝確保了材料在具備高導(dǎo)熱率的同時(shí)，還擁有極其可靠的電絕緣性。這一特點(diǎn)使得高導(dǎo)熱率絕緣片在電源器件裝配領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的電源器件裝配產(chǎn)品常常因?yàn)檫^(guò)熱而導(dǎo)致運(yùn)行速度減慢問(wèn)題，而氮化硼導(dǎo)熱絕緣片正好能夠解決這些難題。它通過(guò)高效的散熱性能，將器件產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)出去，從而確保電源器件的穩(wěn)定運(yùn)行，并延長(zhǎng)其使用壽命。

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