第三代半导体碳化硅的战略风向标

新能源 汽车 、轨道交通、5G技术、智能电网等产业的快速发展，提高了电子技术对高温、高功率、高压、高频的器件需求，第三代半导体应运而生。目前，全球半导体材料以领先国内更新的速度完成了第三代半导体的研发以及部分应用。碳化硅材料是迄今发展最成熟的第三代半导体的核心，与氮化镓、金刚石、氧化锌共同组成新一代半导体材料。

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行业应用及前景

与传统的第一代、第二代半导体材料硅和砷化镓相比，碳化硅具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特的性能，可以满足电机、功能转化器的小型化需求，提高新能源发电、电力传输的能量传导率，得以实现在智能电网、新能源电动 汽车 、轨道交通、工业电机上的广泛应用，成为半导体领域的热点。主要西方国家均制定了相应的发展规划，电子产业巨头也都投入巨资进行技术转化。

第三代半导体正引起一场清洁能源和电子技术的重大革命。电动车行业领导企业特斯拉在Model 3电动车中，将碳化硅MOSFET器件用在 汽车 主驱动控制器上，以达到降低传导和开关损耗的目标，从而延长续航里程。在特斯拉的认证和产品大势推广的基础上，可以预见整车企业会越来越多的在功率模块中采用碳化硅器件。根据IHS Markit预测，碳化硅半导体的市场规模将以平均每年25%的增速发展到2026年超过50亿美元。其中，JBS和MOSFET芯片作为碳化硅应用的主流产品，占据碳化硅市场约70%的份额。

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产业链介绍

碳化硅产业链包括上游的衬底和外延环节、中游的器件和模块环节，以及下游的应用环节。与硅基集成电路的制造类似，碳化硅器件的生产也有IDM和Fabless模式两种，当前以IDM模式为主。

作为典型的资本密集型和技术密集型产业，西方国家已对碳化硅持续投资超过30年。当前，西方企业掌握产业话语权，呈现美日欧三足鼎立态势。其中美国占据全球碳化硅产量的70%以上，典型公司为Cree公司、II-VI公司，Cree公司占据领跑者的位置；欧洲企业拥有完整的衬底、外延、器件以及应用产业链，典型公司为英飞凌、意法半导体等；日本企业在设备和模块开发方面具备优势，典型企业为罗姆半导体、三菱电机等。

尽管我国企业起步相对较晚，但在多个领域已经有所布局。衬底方面有中天科合达、山东天岳，外延片方面有瀚天天成、东莞天域，器件方面有中电科55所、基本半导体等。

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投资机会分析

碳化硅对于我国工业发展有重大战略意义，从传统的国家供电系统、新能源逆变器到近年快速崛起的新能源 汽车 ，再到用于军事与航天航空的精密器件，都有碳化硅器件的用武之地，蕴含着巨大的市场机会。

相对国际先进企业，我国碳化硅企业在材料研发、芯片设计、芯片制造和下游应用能力尚有较大差距。尽管如此，碳化硅产业格局尚未形成，且我国作为碳化硅下游的最大市场，随着制备技术的进步、需求拉动叠加成本降低，我们认为碳化硅的市场空间和进口替代需求必将打开，投资机会将不断涌现。

近期，华为通过旗下的哈勃 科技 投资有限公司投资了山东天岳公司，占股10%，上市公司天通股份、露笑 科技 、扬杰 科技 、三安光电均涉足了碳化硅项目。中咨华盖把握行业发展趋势，拟与下游产业龙头合作，投资一家具备碳化硅材料加工制造能力及新一代器件设计工艺标的，以促进碳化硅产业在中国的发展。

什么是半导体行业？为何叫半导体

物理问题，

物体的导电性，以此来分类命名的，

想铁，铜等，……属于良导体，

一定温度下的银属于超导体,因为这个时候电阻突然消失，

磁悬浮列车就由此而设计。……

不导电或导电性极低的成为 绝缘体，比如木材，橡胶，

而更多的是有一定的导电性，像二极体，三极体，……

半导体产业就是此类的厂商，销售商等的组合

什么是p型半导体，n型半导体，p

【n型半导体】“n”表示负电的意思，在这类半导体中，参与导电的主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的“施主”杂质。所谓施主杂质就是掺入杂质能够提供导电电子而改变半导体的导电效能。例如，半导体锗和矽中的五价元素砷、锑、磷等原子都是施主杂质。如果在某一半导体的杂质总量中，施主杂质的数量占多数，则这种半导体就是n型半导体。如果在矽单晶中掺入五价元素砷、磷。则在矽原子和砷、磷原子组成共价键之后，磷外层的五个电子中，四个电子组成共价键，多出的一个电子受原子核束缚很小，因此很容易成为自由电子。所以这种半导体中，电子载流子的数目很多，主要kao电子导电，叫做电子半导体，简称n型半导体。 【p型半导体】“p”表示正电的意思。在这种半导体中，参与导电的主要是带正电的空穴，这些空穴来自于半导体中的“受主”杂质。所谓受主杂质就是掺入杂质能够接受半导体中的价电子，产生同数量的空穴，从而改变了半导体的导电效能。例如，半导体锗和矽中的三价元素硼、铟、镓等原子都是受主。如果某一半导体的杂质总量中，受主杂质的数量占多数，则这半导体是p型半导体。如果在单晶矽上掺入三价硼原子，则硼原子与矽原子组成共价键。由于硼原子数目比矽原子要少很多，因此整个晶体结构基本不变，只是某些位置上的矽原子被硼原子所代替。硼是三价元素，外层只有三个价电子，所以当它与矽原子组成共价键时，就自然形成了一个空穴。这样，掺入的硼杂质的每一个原子都可能提供一个空穴，从而使矽单晶中空穴载流子的数目大大增加。这种半导体内几乎没有自由电子，主要kao空穴导电，所以叫做空穴半导体，简称p型半导体。 【p－n结】在一块半导体中，掺入施主杂质，使其中一部分成为n型半导体。其余部分掺入受主杂质而成为p型半导体，当p型半导体和n型半导体这两个区域共处一体时，这两个区域之间的交界层就是p-n结。p-n结很薄，结中电子和和空穴都很少，但在kao近n型一边有带正电荷的离子，kao近p型一边有带负电荷的离子。这是因为，在p型区中空穴的浓度大，在n型区中电子的浓度大，所以把它们结合在一起时，在它们交界的地方便要发生电子和空穴的扩散运动。由于p区有大量可以移动的空穴，n区几乎没有空穴，空穴就要由p区向n区扩散。同样n区有大量的自由电子，p区几乎没有电子，所以电子就要由n区向p区扩散。随着扩散的进行，p区空穴减少，出现了一层带负电的粒子区；n区电子减少，出现了一层带正电的粒子区。结果在p－n结的边界附近形成了一个空间电荷区，p型区一边带负电荷的离子，n型区一边带正电荷的离子，因而在结中形成了很强的区域性电场，方向由n区指向p区。当结上加正向电压（即p区加电源正极，n区加电源负极）时，这电场减弱，n区中的电子和p区中的空穴都容易通过，因而电流较大；当外加电压相反时，则这电场增强，只有原n区中的少数空穴和p区中的少数电子能够通过，因而电流很小。因此p－n结具有整流作用。当具有p－n结的半导体受到光照时，其中电子和空穴的数目增多，在结的区域性电场作用下，p区的电子移到n区，n区的空穴移到p区，这样在结的两端就有电荷积累，形成电势差。这现象称为p－n结的光生伏特效应。由于这些特性，用p－n结可制成半导体二极体和光电池等器件。如果在p－n结上加以反向电压（n区加在电源正极，p区加在电源负极），电压在一定范围内，p－n结几乎不通过电流，但当加在p－n结上的反向电压越过某一数值时，发生电流突然增大的现象。这时p-n结被击穿。p－n结被击穿后便失去其单向导电的效能，但结并不一定损坏，此时将反向电压降低，它的效能还可以恢复。根据其内在的物理过程，p－n结击穿可分为雪崩击穿和隧道击穿两种。

什么是半导体

锗、矽、硒、砷化镓及许多金属氧化物和金属硫化物等物体，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，叫做半导体。

半导体具有一些特殊性质。如利用半导体的电阻率与温度的关系可制成自动控制用的热敏元件（热敏电阻）；利用它的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件，像光电池、光电管和光敏电阻等。

半导体还有一个最重要的性质，如果在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质测其导电能力将会成百万倍地增加。利用这一特性可制造各种不同用途的半导体器件，如半导体二极体、三极体等。

把一块半导体的一边制成P型区，另一边制成N型区，则在交界处附近形成一个具有特殊效能的薄层，一般称此薄层为PN接面。图中上部分为P型半导体和N型半导体介面两边载流子的扩散作用（用黑色箭头表示）。中间部分为PN接面的形成过程，示意载流子的扩散作用大于漂移作用（用蓝色箭头表示，红色箭头表示内建电场的方向）。下边部分为PN接面的形成。表示扩散作用和漂移作用的动态平衡。

材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度，电阻率下降

常温下导电效能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体。

把导电性和导电导热性差或不好的材料，如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等，称为绝缘体。

把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。半导体的分类，按照其制造技术可以分为：积体电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类。此外，还有按照其所处理的讯号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。半导体室温时电阻率约在10E-5～10E7欧·米之间，温度升高时电阻率指数则减小。

半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和矽是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。

半导体材料的电阻率介于导体和绝缘体之间，其电效能受到杂质型别、杂质浓度、温度、材料缺陷......的影响。

电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质称为半导体：

室温时电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm之间，温度升高时电阻率则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和矽是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

详见百度百科：:baike.baidu./link?url=kIesFWTTuFUOpV2ZSCSeRIssV-5N_DKxb9Q6xVjsSRi9qhXFBcI_ApuOamuJWI3n

半导体（英语：Semiconductor）是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品，如计算机、行动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有矽、锗、砷化镓等，而矽更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。

拓展资料：

材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时，电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至导电带，所以无法导电。

一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。

半导体通过电子传导或空穴传导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似，即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。空穴导电则是指在正离子化的材料中，原子核外由于电子缺失形成的“空穴”，在电场作用下，空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流（一般称为正电流）。

材料中载流子（carrier）的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”（IIIA、VA族元素）来控制。如果我们在纯矽中掺杂（doping）少许的砷或磷（最外层有5个电子），就会多出1个自由电子，这样就形成N型半导体；如果我们在纯矽中掺入少许的硼（最外层有3个电子），就反而少了1个电子，而形成一个空穴（hole），这样就形成P型半导体（少了1个带负电荷的原子，可视为多了1个正电荷）。

半导体( semiconductor)，指常温下导电效能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。

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