芯耀
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碳化硅（SiC）作为一种重要的宽禁带半导体材料，在现代科技领域扮演着关键角色。它不仅具备优异的物理和化学性能，还在推动能源效率和可持续发展方面发挥着重要作用。
碳化硅（SiC）近年来迅速升温，核心体现在两个方面：一是产业规模化提速，衬底尺寸由6/8英寸向12英寸跃升，单片芯片产出显著提升，单位成本下降，加速从高端应用走向大规模商用，直接受益于新能源汽车800V平台、光伏储能升级等需求放量；二是高端热管理价值凸显，凭借高热导率、优良绝缘性及匹配硅的热膨胀系数，SiC正成为AI高算力芯片与先进封装降温的关键材料，打开新的增长空间。
本文将系统梳理碳化硅的定义、材料制备工艺、广泛用途与应用场景，并盘点国内头部企业近期动态，供感兴趣的朋友参考。6月10—12日，由DT新材料主办的FINE2026先进半导体大会亦将聚焦碳化硅产品，也设有相关热点议题的专业会议，欢迎感兴趣的朋友莅临现场交流！
碳化硅
碳化硅，化学式为SiC，是由硅（Si）和碳（C）元素以1:1比例化合而成的化合物半导体材料。它是一种宽禁带材料，禁带宽度约为3.26 eV（针对4H-SiC多型），远高于硅的1.12 eV。这使得碳化硅能够在高温、高压和高频环境下稳定工作，具有高热导率（约4.9 W/cm·K）、高击穿场强（约3 MV/cm）和高饱和电子漂移速率等优点。 碳化硅存在多种晶型结构，如3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC，其中4H-SiC是最常用于功率器件的类型，因为其电子迁移率较高（约800 cm²/Vs）。
碳化硅的晶体结构通常呈四面体形式，每个硅原子与四个碳原子键合，反之亦然，形成坚固的共价键网络。这赋予了材料极高的硬度（莫氏硬度约9.5）和化学稳定性，使其耐腐蚀、耐氧化。
以下是碳化硅晶体结构的示意图：
总之，碳化硅被誉为第三代半导体材料的核心代表，与硅和砷化镓相比，它在极端条件下的表现更为出色。
碳化硅的材料制备工艺
碳化硅的制备工艺多样，根据应用需求可分为粉体制备、单晶生长和外延层生长等阶段。以下是常见方法：
粉体制备
碳热还原法
- 这是最传统的制备方式，通过将石英砂（SiO₂）和碳（如石油焦）在高温（约2000-2500°C）下反应生成SiC粉体。该方法成本低，但纯度较低，常用于磨料和冶金。
艾奇逊法
- 一种电阻炉加热法，将硅砂和碳混合加热至高温，形成粗糙SiC粉末。随后通过粉碎和清洗分级。该法适合大规模生产，但需进一步提纯。
其他方法
- 包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积（CVD）法和等离子体气相合成法。这些方法可制备纳米级SiC粉体，提高纯度和均匀性。
单晶生长
物理气相传输法（PVT）
- 最常用的单晶生长技术。在密封石墨坩埚中，将SiC粉末加热至2200-2500°C，SiC蒸气从热端传输到冷端沉积成单晶。该法适用于制备高纯度籽晶和衬底。
莱利法（Lely法）
- 在石墨坩埚中高温升华生长块状SiC晶体，适用于高品质单晶，但产量较低。
高温热解合成
- 使用硅烷和烃类气体在1100-1600°C下裂解，制备单晶薄膜或纳米粉体，对设备密封性要求高。
外延层生长
化学气相沉积（CVD）法
- 在衬底上生长SiC外延层，使用硅烷（SiH₄）和丙烷（C₃H₈）等气体，在1500-1650°C下沉积。生长速率可达5-30 μm/h，是制备功率器件外延片的主流方法。
分子束外延（MBE）法
- 在低温和真空条件下生长，缺陷少但速率慢，不适合大规模生产。
液相外延（LPE）法
- 设备简单，但控制表面形貌困难。
制备过程中，需注意缺陷控制，如螺旋位错（TSD）和基底面位错（BPD），以确保衬底质量。衬底尺寸从4英寸向8英寸发展，导电型用于功率器件，半绝缘型用于射频器件。
碳化硅的用途与应用
碳化硅凭借其独特性能，在多个领域得到广泛应用，主要分为半导体器件和非半导体用途。
半导体与功率器件
功率器件
射频器件
可再生能源与工业
光伏和风电
- SiC在逆变器中提高转换效率，支持智能电网。
工业应用
- 用于高温炉衬、耐磨部件和陶瓷烧结，如反应烧结SiC解决高温耐腐蚀问题。
热管理与先进封装
- 中介层
半绝缘型SiC有望取代硅中介层，成为CoWoS等先进封装的下一代解决方案，尤其针对英伟达等AI GPU的千瓦级功耗。
其他领域
航空航天和轨道交通
- 耐高温、抗辐射特性使其适用于极端环境。
磨料和冶金
- 作为磨料用于切割和研磨，或在钢铁冶炼中作为脱氧剂。
国内一些相关企业及近期动态
| 公司名称 | 主营业务 | 近期动态 |
| 天岳先进 | 全球领先的半绝缘碳化硅衬底供应商，覆盖 6-12 英寸导电 / 半绝缘型衬底，液相法技术领先 | 1. 2024 年 11 月全球首发 12 英寸导电型衬底，2025 年形成 6/8/12 英寸全尺寸产品矩阵山东天岳先进 |
| 2. 2025 年 10 月获博世集团 “全球供应商奖 2025”，与英飞凌、安森美等国际头部客户建立业务合作 | ||
| 3. 2025 年前三季度营收 11.12 亿元，8 英寸衬底实现高质量商业化落地 | ||
| 天科合达 | 国内率先从事 SiC 单晶衬底研发生产的企业，提供 6-8 英寸导电 / 半绝缘衬底 | 1. 2025 年与深圳重投成立合资公司 “重投天科”，补强 6-8 英寸衬底及外延产能天科合达 |
| 2. 2025 年实现 8 英寸衬底规模化量产，获多年 LTA 量产订单 | ||
| 3. 2026 年 3 月披露 8 英寸衬底技术验证与工艺成熟度行业领先 | ||
| 南砂晶圆 | 专注 6-8 英寸 N 型 4H-SiC 单晶衬底，获国家级专精特新重点 “小巨人” 称号 | 1. 2025 年 9 月在 ICSCRM 展示 8 英寸 N 型 SiC 衬底，BPD 密度控制在 200cm⁻² 以下 |
| 2. 2026 年 1 月完成 B + 轮融资，济南厂区扩产项目推进中36氪 | ||
| 3. 8 英寸导电型 SiC 衬底实现 “零微管、零螺位错、零层错” 稳定量产 | ||
| 烁科晶体 | 中电科旗下，6-8 英寸导电 / 半绝缘衬底，承担国家 “02 专项” | 1. 2024 年 10 月二期项目投产后，新增 6-8 英寸衬底产能 20 万片 / 年 |
| 2. 2025 年自主研发的 SiC 单晶生长炉实现 8 英寸量产，设备国产化率达 90% | ||
| 3. 太原基地为主要生产阵地，4-8 英寸总产能跃居全球前三 | ||
| 露笑科技 | 6 英寸 SiC 衬底量产龙头，布局 8-12 英寸技术研发 | 1. 2025 年底合肥基地 6 英寸衬底月产能达 5000 片，良率稳定在 65% |
| 2. 2026 年 2 月 22 日成功制备出 12 英寸半绝缘型碳化硅单晶样品 | ||
| 3. 与比亚迪签订 3 年长协，保底采购量 50 万片 / 年 | ||
| 晶盛机电 | 晶盛机电旗下，SiC 长晶设备 + 衬底双布局，设备 100% 国产化 | 1. 2025 年 9 月子公司浙江晶瑞首条 12 英寸 SiC 衬底加工中试线正式通线 |
| 2. 2026 年 3 月披露 6-8 英寸 SiC 衬底已实现规模化量产与销售 | ||
| 3. 2026 年 1 月完成首片 12 英寸碳化硅衬底加工 | ||
| 同光晶体（同光股份） | 6-12 英寸 SiC 衬底，覆盖导电型与半绝缘型产品 | 1. 2025 年 2 月启动年产 20 万片 8 英寸碳化硅单晶衬底项目河北科技厅 |
| 2. 2025 年 3 月在 SEMICON China 展示 8 英寸导电型 SiC 晶锭（60mm）、12 英寸导电型 SiC 晶锭（20+mm） | ||
| 3. 已建成从原料合成、晶体生长到衬底加工的完整生产线 | ||
| 合盛硅业 | 硅基材料龙头跨界 SiC，布局 6-12 英寸衬底、外延、器件全产业链 | 1. 2026 年 1 月 28 日公告补充确认 110 亿元新能源高端制造产业园项目，首期投资 14 亿元，后续二、三期暂缓 |
| 2. 6 英寸碳化硅衬底已全面量产，晶体良率达 95% 以上 | ||
| 3. 8 英寸衬底进入小批量生产阶段，12 英寸衬底研发持续推进 | ||
| 东尼电子 | 6-8 英寸 SiC 衬底，主营超微细合金线材与半导体材料 | 1. 2025 年 8 月通过浙江省科技厅 “尖兵领雁” 专项验收，项目为《8 英寸导电型碳化硅单晶衬底产业化关键技术》 |
| 2. 子公司东尼半导体 2025 年营收同比增长 56% | ||
| 3. 6 英寸衬底切割良率 90%，客户涵盖三安光电、天科合达 | ||
| 瀚天天成 | 全球领先的 SiC 外延片供应商，6-12 英寸 4H-SiC 同质外延 | 1. 2025 年 12 月 24 日成功研发出全球首款 12 英寸高质量碳化硅外延晶片 |
| 2. 2026 年 1 月接收晶盛机电 12 英寸单片式 SiC 外延生长设备，实现国产化协同 | ||
| 3. 外延层厚度不均匀性≤3%，掺杂不均匀性≤8% | ||
| 三安光电 | 第三代半导体龙头，SiC 外延片 + 器件全产业链布局 | 1. 2025 年上半年湖南基地 8 英寸 SiC 外延产能达 2000 片 / 月，衬底产能 1000 片 / 月 |
| 2. 2026 年 2 月 27 日与意法半导体合资的重庆安意法 8 英寸碳化硅晶圆厂正式通线 | ||
| 3. 合资项目规划总投资约 230 亿元，建成年产约 48 万片 8 英寸碳化硅晶圆生产线 | ||
| 中电化合物 | 中电科旗下，SiC/GaN 外延材料，聚焦高电压、大电流功率器件 | 1. 2025 年 SiC 年产能超 2 万片，并规划扩增至 8 万片 |
| 2. 2025 年 12 月获瑞能半导体 5000 万元增资，强化 SiC 产业上下游协同 | ||
| 3. 6 英寸 SiC 外延片已批量供货国内头部功率器件厂商 | ||
| 普兴电子 | 国内最早从事外延材料研究的单位，6-8 英寸 SiC 外延片 | 1. 2025 年 6 英寸碳化硅外延片年产能达 15 万片，计划 2025 年提升至 30 万片 |
| 2. 2024 年 2 月启动 “6 英寸低密度缺陷碳化硅外延片产业化项目”，总投资 3.5 亿元，年产 24 万片 | ||
| 3. 推进 8 英寸产品批量供货，2025 年规划 8 英寸 SiC 外延片年产能 6-8 万片 | ||
| 海乾半导体 | 专注 SiC 外延片研发生产，6-8 英寸产品，提供定制化外延服务 | 1. 2025 年 6 月中标哈尔滨工业大学碳化硅外延片采购项目 |
| 2. 2025 年 8 月获 “一种碳化硅外延片载流子浓度测试台晶圆片夹具” 实用新型专利 | ||
| 3. 产品覆盖 650~3300V 电压范围，应用于新能源汽车、光伏储能等领域 | ||
| 芯粤能 | 碳化硅功率器件 + 外延片一体化，建成亚洲首座全自动化 6 英寸碳化硅芯片工厂 | 1. 已完成 SiC 二极管和 MOSFET 的 AEC-Q101 认证及 IATF 16949 汽车质量管理体系认证 |
| 2. 6 英寸晶圆年规划产能 24 万片，兼容 8 英寸晶圆生产 | ||
| 3. 2026 年计划量产光伏储能、物流车用碳化硅器件 | ||
| 厦门中芯晶研 | 6-8 英寸 SiC 外延片，专注 4H-SiC 同质外延，厚膜外延技术优势明显 | 1. 2026 年 2 月 28 日入选 “2026 年 4H 碳化硅同质外延片厂家最新推荐榜” 榜首 |
| 2. 可提供 2”,3”,4”,6” 等多种规格 SiC 晶片，P 型 4H-SiC 衬底电阻率≤0.3Ω.cm | ||
| 3. 为全球量子技术研究机构提供高纯度、低缺陷 SiC 同质外延片产品 |
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