碳化硅(SiC)行业深度：应用范围、市场空间、国产替代及相关公司深度梳理
碳化硅(SiC)是一种宽禁带半导体材料，具有高耐压、高热导率和低开关损耗等特性，广泛应用于新能源、AI服务器电源、航空航天等领域。国内碳化硅需求在新能源产业链带动下整体向好，另外，新兴行业如芯片封装、UPS与服务器电源、AR眼镜等需求有望带来新的市场空间。
围绕碳化硅行业，下面我们从碳化硅的性能优势、应用范围、新增长极、市场空间等方面进行分析，并对国产替代情况及相关公司进行梳理，希望帮助大家更多了解碳化硅行业发展情况。

一、碳化硅概述
半导体是电子产品的核心，是信息产业的基石。半导体是指在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。常见的半导体包括硅、锗等单元素半导体及砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等化合物半导体。
1.半导体材料发展历程
从半导体材料发展代际来看，主要可以分为三个阶段：
(1)第一代半导体材料“硅(Si)”和“锗(Ge)”
1950年代初期，锗是主要的半导体材料，虽然耐高温和抗辐射性较差，但凭借电子迁移率较高、空穴迁移率较高、成本较低的优势仍被广泛应用在空间卫星太阳能电池面板中。1960年后，硅成为主要材料，目前大部分半导体芯片和器件都是用硅片作为基底功能材料生产出来的。硅的性质稳定、容易提存、储存量大、成本低，主要应用于大规模集成电路中，但是禁带宽度窄、电子迁移率低，无法满足高频高功率器件和光电子器件的需求。

（2）第二代半导体材料“砷化镓（GaAs）”和“磷化铟（InP）”
自20世纪90年代起，移动信息快速发展，光通信产业崛起，以砷化和磷化银为代表的第二代半导体逐渐崭露头角。二代半导体的电子迁移率是一、三代半导体的4-8倍，因此通过相同的电流，损耗较小，适用于高频、高速环境中。其中GaAs由于光电性能好、耐热、抗辐射，被广泛应用在LED、显示器和射频模组中：InP则凭借导热性好、光电转换效率高、光纤传输效率高等优势，被广泛应用在5G基站光模块、激光雷达中。

（3）第三代半导体材料“氮化（GaN）”和“碳化硅（SiC）”
21世纪以来，现代工业对高功率、高电压、高频率电子器件的需求陡增，也就对半导体材料的禁带宽度等物理性能提出了更高的要求，以碳化硅和氮化镓为核心的第三代半导体材料逐渐脱颖而出。虽然第三代半导体材料制造成本相对较高，但是依旧凭借其性能优势被广泛应用在各种新兴领域。其中，碳化硅乘可再生能源之东风发展更为迅猛。
1）氮化镓（GaN）：主要应用于中低压应用中，开关速度较快，高频特性允许使用更小的电感/电容，减少系统体积，适用于快充、5G基站、射频（RF）器件。

2）碳化硅（SiC）：耐压可达1200V以上，可在175℃以上稳定工作，适用于电动汽车主驱逆变器、光伏、轨道交通等场景。目前，除传统的应用场景外，碳化硅材料还可应用于人工智能数据中心的电源供应单元，来减少能源耗用，也可用于AI眼镜的光波导镜片中，实现更大的视角和更简单的全彩显示结构。

2.碳化硅的性能优势
碳化硅晶体具有很高的导热性能。碳化硅（SiC）晶体的主要结构基本单元是Si原子和C原子通过sp3共价键结合在一起形成的正四面体，典型的SiC多型体结构有3C、4H、6H等。根据《碳化硅在导热材料中的应用及其最新研究进展》，碳化硅晶体的热导率可达500W/mK，相比之下，硅的热导率仅为
约150W/mK。基于碳化硅晶体优异的导热性能，其在散热要求更高的环境中具有较高的应用潜力。

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