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碳化硅（SiC）是第三代化合物半导体材料。半导体产业的基石是芯片，制作芯片的核心材料按照历史进程分为：第一代半导体材料（大部分为目前广泛使用的高纯度硅），第二代化合物半导体材料（砷化镓、磷化铟），第三代化合物半导体材料（碳化硅、氮化镓） 。碳化硅因其优越的物理性能：高禁带宽度（对应高击穿电场和高功率密度）、高电导率、高热导率，将是未来最被广泛使用的制作半导体芯片的基础材料。
碳化硅和传统硅材料主要的区别在禁带宽度上。禁带宽度是判断一种半导体材料击穿电压高低的重要指标，禁带宽度数值越大，则该种材料制成器件的耐高压能力越强。以碳化硅为代表的第三代半导体材料往往具备更宽的禁带宽度，因此也被称为宽禁带半导体材料（大于 2.3eV）。由于氮化镓在材料制备环节仍有技术难度，当前具备大规模量产条件的可用于制备功率器件的第三代半导体材料仅有碳化硅。4H 型碳化硅的禁带宽度为 3.2eV，是硅材料禁带宽度 1.1eV 的约 3倍，这使得其击穿电场强度达到了硅的约 7 倍，非常适合用来制备功率器件。
行业竞争情况
从产业格局看，目前全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。其中美国全球独大，占有全球SiC产量的70%~80%，碳化硅晶圆市场CREE一家市占率高达6成之多；欧洲拥有完整的SiC衬底、外延、器件以及应用产业链，在全球电力电子市场拥有强大的话语权；日本是设备和模块开发方面的绝对领先者。
碳化硅全球竞争格局
高技术门槛导致第三代半导体材料市场以日美欧寡头垄占，国内企业在SiC衬底方面以4英寸为主。目前，国内已经开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底，山东天岳公司、北京天科合达公司和河北同光晶体公司分别与山东大学、中科院物理所和中科院半导体所进行技术合作与转化，在SiC单晶衬底技术上形成自主技术体系。国内目前已实现4英寸衬底的量产；同时山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成6英寸衬底的研发；中电科装备已成功研制出6英寸半绝缘衬底。
图：海外碳化硅产业链
国内碳化硅衬底竞争对比
我国碳化硅衬底项目已近30家
碳化硅是目前发展最成熟的第三代半导体材料，拥有禁带宽度大、器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大、热导率高等显著性能优势，在电动汽车、电源、军工、航天等领域具有广阔的市场前景。
近年来，随着5G基站的建设以及特斯拉MODEL 3和比亚迪汉的热卖，碳化硅衬底市场风起云涌。据中国电子材料行业协会半导体材料分会统计我国从事碳化硅衬底研制的企业已经有30家（不包括中国电科46所、硅酸盐所、浙江大学和天津理工大学等纯研究机构），近年来这些单位的规划总投资已经超过300亿元，规划总产能已经超过180万片/年。
我国碳化硅衬底龙头企业进展盘点
中国电子材料行业协会半导体材料分会整理了国内主要的几家碳化硅衬底研制单位的信息，如下所示：
中电科半导体材料公司
中电科半导体材料有限公司于2019年03月28日成立，中电科半导体材料有限公司（以下简称材料公司），于2019年3月28日在天津注册成立，由集团公司主导，由电科2所控股的山西烁科新材料有限公司、电科13所控股的河北普兴电子科技股份有限公司、电科46所控股的中电晶华（天津）半导体材料有限公司以及电科55所控股的南京国盛电子有限公司构成，同时托管电科46所。
中电科半导体材料公司旗下的山西烁科晶体有限公司的保障部经理周立平介绍：“碳化硅产业基地一期的300台单晶生产设备，具备年产7.5万片碳化硅单晶衬底的产能，年收入在3亿元以上。项目建成后，将具备年产10万片4-6英寸N型碳化硅单晶晶片、5万片4-6英寸高纯半绝缘型碳化硅单晶晶片的生产能力，年产值可达10亿元。”
天科合达
北京天科合达半导体股份有限公司于2006年9月由新疆天富集团、中国科学院物理研究所共同设立，是一家专业从事第三代半导体碳化硅（SiC）晶片研发、生产和销售的高新技术企业。总部公司设在北京市大兴区生物医药基地，拥有一个研发中心和一个集晶体生长-晶体加工-晶片加工-清洗检测的全套碳化硅晶片生产基地；全资子公司—新疆天科合达蓝光半导体有限公司位于新疆石河子市，主要进行碳化硅晶体生长。
山东天岳
山东天岳先进科技股份有限公司成立于2010年11月，是一家国内领先的宽禁带（第三代）半导体衬底材料生产商，主要从事碳化硅衬底的研发、生产和销售，产品可广泛应用于电力电子、微波电子、光电子等领域。从2019年8月到2020年11月，山东天岳历经了5轮融资。2020年12月，山东天岳公司宣布首次公开发行股票并上市接受辅导。
中科钢研
中科钢研是由国务院国资委于2016年批复成立的新型央企控股混合所有制企业。未来3到5年时间，中科钢研将与其战略合作伙伴联合创设的国宏中宇科技发展有限公司（下称“国宏中宇”）建设成以上海总部基地为核心，拥有国内外多个碳化硅晶体材料、碳化硅微粉、碳化硅电子电力芯片生产基地，以碳化硅半导体材料为代表，聚集第三代半导体材料及其应用技术与产品的企业集团。
中科钢研与国宏华业在引进日本升华法（PVT），高温化学气相沉积法（HTCVD）及俄罗斯电阻加热升华法等国际一流碳化硅长晶工艺技术与装备的基础上，通过三年来的技术消化吸收再创新，通过工艺建模、数值模拟、设备集成、工艺试验等方面的系统性工作，在碳化硅长晶专用装备、碳化硅高纯度原料合成、碳化硅单晶生长及衬底片加工工艺方面取得了较大进展，形成了具有自主知识产权的以碳化硅单晶生长核心工艺技术为代表的完整工艺技术体系。
江苏超芯星
江苏超芯星半导体有限公司（Hypersics Semiconductor Co Ltd ）是一家2019年新成立的第三代半导体企业。
2020年，江苏超芯星公司签约南京江北新区。该公司规划三年内实现6英寸碳化硅衬底年产3万片，未来还将在SiC衬底产品的基础上，将进一步研发SiC切磨抛工艺，打造国内SiC行业标杆企业。
另外，据其官网显示，该公司也对HTCVD法制备SiC的技术路线十分感兴趣。目前，已经研制出HTCVD碳化硅(SiC)单晶生长设备。
露笑科技
上市公司露笑科技近年来正在大举进军SiC衬底产业。
2019年8月4日晚间，露笑科技发布公告称，全资子公司内蒙古露笑蓝宝石近日与国宏中宇科技发展有限公司签订了《碳化硅长晶成套设备定制合同》，内蒙古露笑蓝宝石将为国宏中宇提供80套碳化硅长晶炉成套设备，合同总金额约1.26亿元。
2019年11月26日，露笑科技发布公告称，公司与中科钢研节能科技有限公司（以下简称“中科钢研”）、国宏中宇科技发展有限公司（以下简称“国宏中宇”）签署了《中科钢研节能科技有限公司与国宏中宇科技发展有限公司与露笑科技股份有限公司碳化硅项目战略合作协议》（以下简称“战略合作协议”），协议期限为两年，由中科钢研主导工艺技术与设备研发工作，国宏中宇主导产业化项目建设、运营与市场销售工作，露笑科技主导设备制造、项目投融资等工作并全程深入参与各项工作，通过各方的密切合作将碳化硅项目建设成为世界级的第三代半导体材料领军企业，根据国宏中宇碳化硅产业化项目的近期发展规划，露笑科技及（或）其控股企业将为国宏中宇主导的碳化硅产业化项目定制约200台碳化硅长晶炉，设备总采购金额约3亿元。
2020年4月13日，露笑科技发布了定增预案，拟非公开发行股份总数不超过4.53亿股，集资金总额不超过10亿元用于新建碳化硅衬底片产业化项目、碳化硅研发中心项目等。
2020年7月30日，露笑科技子公司浙江露笑碳硅晶体有限公司新建碳化硅衬底片产业化项目在浙江绍兴诸暨开工。该项目计划总投资6.95亿元，生产碳化硅衬底片等产品。
2020年8月9日，露笑科技发布公告称，公司于8月8日与合肥市长丰县人民政府签署了战略合作框架协议，将与合肥市长丰县人民政府在合肥市长丰县共同投资建设第三代功率半导体（碳化硅）产业园。
该产业园将落地合肥市长丰县，包括但不限于碳化硅等第三代半导体的研发及产业化项目，包括碳化硅晶体生长、衬底制作、外延生长等的研发生产，项目投资总规模预计高达100亿元。
表1 露笑科技投产碳化硅计划表
安徽微芯
安徽微芯长江半导体材料有限公司是上海申和热磁电子有限公司的子公司。该公司SiC项目落户铜陵经济开发区，项目投资13.50亿人民币，占地100亩，新建厂房建筑使用面积3.2万平，包括碳化硅晶体生长车间、晶圆加工车间、研发中心、动力厂房、辅助用厂房等。
项目以节能环保，4&6寸工艺兼容的自动化产线为实施要点，建设工期4年，项目从2020年10月起至2024年10月止，计划2021年3季度完成厂房建设和设备安装调试，2021年12月底完成中试并开始试销，投产后前3年生产负荷分别为33%、67%、100%。达成后预计年产4英寸碳化硅晶圆片3万片、6英寸12万片。
南砂晶圆
南砂晶圆公司是一家聚焦第三代半导体碳化硅单晶材料和相关衬底片、外延片的高新技术企业。该公司由原深圳第三代半导体研究院副院长王垚浩博士牵头，引入由山东大学徐现刚教授作为带头人，开展第三代半导体材料——碳化硅单晶材料的研发、中试和后续量产等工作。
2020年7月该公司签约广州南沙区，规划投资9亿元，达产后年产各类衬底片和外延片共20万片。
三安光电
作为LED领头羊企业的三安光电对碳化硅衬底材料的研制高度重视，很早就开始各各方面工作的布局。据内部人士透露，目前三安光电内部有多个研发团队并行攻关碳化硅衬底制备技术。
