碳化硅是當前發展最成熟的寬禁帶半導體材料，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的研究規劃。近日，國內又有一個總投資30億元的項目，它就是天玥碳化硅，分兩期建設，一期主要生產碳化硅導電襯底，二期主要生產功能器件，預計年產值達50-60億元。

碳化硅優勢明顯

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，在當代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。碳化硅因具有很大的硬度而成為一種重要的磨料，但其應用范圍卻超過一般的磨料。例如，它所具有的耐高溫性、導熱性而成為隧道窯或梭式窯的首選窯具材料之一，它所具有的導電性使其成為一種重要的電加熱元件等，化硅材料還可應用于功能陶瓷、耐火材料、冶金原料等應用領域。

廣闊的應用范圍

碳化硅陶瓷的耐化學腐蝕性好、強度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數小，且耐高溫，因而是制造密封環的理想材料。碳化硅的應用領域包括功能陶瓷、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，也能在用于半導體、避雷針、電路元件、結構材料等。

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，經過各種化學工藝流程后得到碳化硅微粉。目前我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。

據相關數據統計，中國約有碳化硅冶煉企業三百多家，年生產能力近三百萬噸，碳化硅加工制砂微粉生產企業主要分布在河南、山東、江蘇、吉林、黑龍江等省。中國的碳化硅冶煉生產工藝、技術裝備和單噸能耗達到世界領先水平，黑、綠碳化硅原塊的質量水平也屬世界級。

為什么碳化硅仍不普及？

碳化硅器件的發展難題不是設計難題，而是實現芯片結構的制作工藝，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。碳化硅生產的另一個問題是環保，由于碳化硅在冶煉過程中會產生一氧化碳、二氧化硫等有害氣體，同時粉塵顆粒如果處理不當，污染非常嚴重。

除此之外，碳化硅未能大面積應用就是因為缺少合適的用于工業化生產功率半導體器件的襯底材料，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，或許能給硅碳產業帶來福音。