碳化硅材料主要包括單晶和陶瓷2大類，無論是作為單晶還是陶瓷，碳化硅材料目前已成為半導體、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體材料，可謂是近年來最火熱的半導體材料。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、儲能等節(jié)能減碳行業(yè)，萬眾矚目。陶瓷方面，碳化硅憑借其優(yōu)異的高溫強度、高硬度、高彈性模量、高耐磨性、高導熱性、耐腐蝕性等性能，近年來隨著新能源汽車、半導體、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、導熱系數(shù)和較低的熱膨脹系數(shù)，不易產(chǎn)生彎曲應力變形和熱應變等特性，作為性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷和高溫材料，在鋰電、半導體、光伏等領(lǐng)域得到越來越多的應用。

光刻機等半導體設備用精密部件的熱門材料

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

來源：Wind，梧桐樹半導體整理

（1）在光刻機中在高端光刻機中，為實現(xiàn)高制程精度，需要廣泛采用具有良好的功能復合性、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、導軌等。這方面，碳化硅陶瓷足以勝任。

（2）在刻蝕設備中在刻蝕設備中，等離子體通過物理作用和化學反應會對設備器件表面造成嚴重腐蝕，一方面縮短部件的使用壽命，降低設備的使用性能，另一方面腐蝕過程中產(chǎn)生的反應產(chǎn)物會出現(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)異的力學性能，在等離子轟擊其原子表面時，原子損失率相對較少，日本三井公司報道一種SiC復合材料作為空氣刻蝕機腔體材料，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率。以往采用的材料主要是導電硅，但是含氟等離子體會與硅反應生成易揮發(fā)的氟化硅，大大縮短其使用壽命，導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工藝進行生長SiC厚層塊體，隨后經(jīng)精密加工而制得，主要用于半導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，用于支撐或保護被燒產(chǎn)品的耐火制品，受正極材料擴產(chǎn)帶動，窯具的應用規(guī)模擴大，碳化硅陶瓷窯具以其優(yōu)異的高溫機械性能，耐火性能以及抗熱震性能應用于陶瓷窯中，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)過程關(guān)鍵載具材料

在碳化硅陶瓷當中，碳化硅舟托成為光伏電池片生產(chǎn)工藝過程中關(guān)鍵載具材料方面的良好選擇，其市場需求日益受到業(yè)界關(guān)注。目前普遍使用的石英舟托、舟盒、管件等受制于國內(nèi)、國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，價格長期高位運行的特點，石英載具作為光伏電池片生產(chǎn)過程中承載硅片的器件性能穩(wěn)定，但是與物美價廉的耗材選型標準背道而馳。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1年以上，可顯著降低使用成本及維護維修停線造成的產(chǎn)能損失，成本優(yōu)勢明顯，其作為載具在光伏領(lǐng)域的應用前景廣闊。當前，世界主要經(jīng)濟體的光伏滲透率不斷提升，在各國政策引導與市場需求的驅(qū)動下，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)濟的電力能源，根據(jù)IEA預測，2020-2030年間光伏裝機量將以21%的CAGR增長至接近5TW，光伏占全球電力裝機比重將從9.5%提升至33.2%。

終端旺盛裝機需求持續(xù)帶動電池片需求高增，推動光伏產(chǎn)業(yè)碳化硅舟托及舟盒替換需求上漲，預計到2025年半導體及光伏行業(yè)用碳化硅結(jié)構(gòu)陶瓷占比達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%，成為最快增長領(lǐng)域。

小結(jié)

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

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，以有效地實現(xiàn)熱傳遞，進行散熱。MOS管在電子電路中起到放大或者開關(guān)電路的作用，所以高絕緣高導熱性能材料是為MOS管散熱材料的首先考慮的參數(shù)。氮化硼導熱絕緣片獨特的制造工藝確保了材料在具備高導熱率的同時，還擁有極其可靠的電絕緣性。這一特點使得高導熱率絕緣片在電源器件裝配領(lǐng)域具有得天獨厚的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的電源器件裝配產(chǎn)品常常因為過熱而導致運行速度減慢問題，而氮化硼導熱絕緣片正好能夠解決這些難題。它通過高效的散熱性能，將器件產(chǎn)生的熱量迅速傳導出去，從而確保電源器件的穩(wěn)定運行，并延長其使用壽命。

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