碳化硅主要有四大應用領域,即:功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應,不能算高新技術產品,而技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。
碳化硅產業現狀如何?碳化硅,是一種無機物,化學式為SiC,是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)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C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中,碳化硅為應用最廣泛、最經濟的一種,可以稱為金鋼砂或耐火砂。 中國工業生產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,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。
碳化硅主要有四大應用領域,即:功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應,不能算高新技術產品,而技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。
以碳化硅材料為襯底的產業鏈主要包括碳化硅襯底材料的制備、外延層的生長、器件制造以及下游應用市場。在碳化硅襯底上,主要使用化學氣相沉積法(CVD 法)在襯底表面生成所需的薄膜材料,即形成外延片,進一步制成器件。應用領域最終主要分為射頻器件(5G、國防等)和功率器件(能源等)。
碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用的基本品種,都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約95%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC約97%以上,自銳性好,大多用于加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅,它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,用以制作的磨具適于軸承的超精加工,可使表面粗糙度從Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。
碳化硅分為黑碳化硅和綠碳化硅,中國機床工具工業協會統計數據顯示,2020年中國黑碳化硅產量為75萬噸,綠碳化硅產量為10.5萬噸,2021年中國黑碳化硅產量為90萬噸,綠碳化硅為11萬噸,產量相繼上漲。說明我國碳化硅行業發展前景及需求量較為良好。2021年,黑碳化硅產量約90萬噸,同比增長20%。其中甘肅48萬噸,寧夏29萬噸,內蒙古10萬噸,湖北及青海3萬噸。綠碳化硅產量約11萬噸,其中新疆10萬噸,四川1萬噸。
我國碳化硅的使用量接近全球的二分之一,但國內碳化硅產業還很不完善,從我國碳化硅進出口數量來看,我國碳化硅出口量遠大于進口量,據統計,截至2021年1-4月我國碳化硅進口量為0.05萬噸,同比下降45.24%,出口量為10.34萬噸,同比增長10.19%。
根據海關資料顯示,2020年受到全球疫情影響,中國碳化硅進口量急劇下降,2020年中國碳化硅進口量為1624.7噸,同比下降72.89%,隨著疫情態勢的放緩,中國碳化硅進口量有一定的恢復,2021年中國碳化硅進口量為3873.5噸,同比增長138.41%,增長可觀。中國碳化硅從2017年至2020年出口量呈現下降態勢,2021年中國碳化硅出口量恢復為374.8萬噸,同比增長55%,2022上半年中國碳化硅出口量為199.1萬噸。可以看出中國碳化硅并不依賴于進口,出口量遠遠大于進口量。
2021年中國碳化硅的進口金額為1225萬美元,較2020年增加了434萬美元,同比增漲54.81%;中國碳化硅的進口金額為34917萬美元,較2020年增加了12823萬美元,同比增漲58.04%。中國海關顯示,2015-2021年間,中國碳化硅的進口均價波動較大,出口均價較為平穩。2021年中國碳化硅的進口均價為3.16美元/千克,較2020年減少1.71美元/千克;中國碳化硅出口均價為0.93美元/千克,較2020年減少0.11美元/千克。
數據顯示,2018-2020年和2021上半年晶棒良率分別為41%、38.57%、50.73%和49.90%,襯底良率分別為72.61%、75.15%、70.44%和75.47%,綜合良率目前大約為37.7%。說明中國碳化硅的技術級層面有限,目前還沒有找到能提高綜合良率的辦法。
著電動汽車和光伏、風電等新能源產業對大功率、低能耗、小體積功率器件需求的不斷提高,碳化硅也隨之迎來了屬于它“高光時刻”。業內機構預估,2022年車用SiC功率元件市場規模將達到10.7億美元,至2026年將攀升至39.4億美元。面對巨大的市場需求,全球碳化硅市場牽起了擴產浪潮。
業內人士表示,未來幾年內,可再生能源發電及儲能、電動汽車及相關基礎設施的商業機會巨大。意法半導體也表示,“現在的新車,只要能用碳化硅的地方,便不會再用傳統功率器件”。
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2022-2027年碳化硅產業深度調研及未來發展現狀趨勢預測報告
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