碳化硅是當(dāng)前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導(dǎo)體材料,，世界各國對碳化硅的研究很重視,，美歐日等不僅從國家層面上制定了相應(yīng)的研究規(guī)劃,。近日,，國內(nèi)又有一個總投資30億元的項目，它就是天玥碳化硅,，分兩期建設(shè),，一期主要生產(chǎn)碳化硅導(dǎo)電襯底，二期主要生產(chǎn)功能器件,，預(yù)計年產(chǎn)值達(dá)50-60億元,。

碳化硅優(yōu)勢明顯

碳化硅又叫金剛砂，是用石英砂,、石油焦,、木屑等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物——莫桑石,，在當(dāng)代C,、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中,，碳化硅為應(yīng)用最廣泛,、最經(jīng)濟的一種。碳化硅因具有很大的硬度而成為一種重要的磨料,，但其應(yīng)用范圍卻超過一般的磨料,。例如，它所具有的耐高溫性,、導(dǎo)熱性而成為隧道窯或梭式窯的首選窯具材料之一,，它所具有的導(dǎo)電性使其成為一種重要的電加熱元件等，化硅材料還可應(yīng)用于功能陶瓷,、耐火材料,、冶金原料等應(yīng)用領(lǐng)域。

廣闊的應(yīng)用范圍

碳化硅陶瓷的耐化學(xué)腐蝕性好,、強度高,、硬度高，耐磨性能好,、摩擦系數(shù)小,，且耐高溫，因而是制造密封環(huán)的理想材料,。碳化硅的應(yīng)用領(lǐng)域包括功能陶瓷,、高級耐火材料、磨料及冶金原料,。作為磨料,，它可用來做磨具,，如砂輪、油石,、磨頭,、砂瓦類等；作為冶金脫氧劑和耐高溫材料和高純度的單晶,，是制作半導(dǎo)體和碳化硅纖維的重要材料,。碳化硅還可以用于制作單晶硅,、多晶硅,，也能在用于半導(dǎo)體、避雷針,、電路元件,、結(jié)構(gòu)材料等。

由于天然含量甚少,，碳化硅主要多為人造,，常見的方法是將石英砂與焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦,，加入食鹽和木屑,，置入電爐中，加熱到2000°C左右高溫,，經(jīng)過各種化學(xué)工藝流程后得到碳化硅微粉,。目前我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體,。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,，中國約有碳化硅冶煉企業(yè)三百多家，年生產(chǎn)能力近三百萬噸,，碳化硅加工制砂微粉生產(chǎn)企業(yè)主要分布在河南,、山東、江蘇,、吉林,、黑龍江等省。中國的碳化硅冶煉生產(chǎn)工藝,、技術(shù)裝備和單噸能耗達(dá)到世界領(lǐng)先水平,，黑、綠碳化硅原塊的質(zhì)量水平也屬世界級,。

為什么碳化硅仍不普及,？

碳化硅器件的發(fā)展難題不是設(shè)計難題，而是實現(xiàn)芯片結(jié)構(gòu)的制作工藝,，如碳化硅晶片的微管缺陷密度,、外延工藝效率低,、摻雜工藝的特殊要求、配套材料的耐溫等,。碳化硅生產(chǎn)的另一個問題是環(huán)保,，由于碳化硅在冶煉過程中會產(chǎn)生一氧化碳、二氧化硫等有害氣體,，同時粉塵顆粒如果處理不當(dāng),，污染非常嚴(yán)重。

除此之外,，碳化硅未能大面積應(yīng)用就是因為缺少合適的用于工業(yè)化生產(chǎn)功率半導(dǎo)體器件的襯底材料,，如果能解決這個難題有利于碳化硅材料在新能源汽車上的大面積應(yīng)用。最后制約碳化硅普及的就是價格,，相對于硅器件,，碳化硅成本更高，這是由于制造工藝和基板的昂貴,。未來隨著新能源汽車的普及,，或許能給硅碳產(chǎn)業(yè)帶來福音。