文章来源于：中国化工信息周刊公众号
5月28日，长飞先进半导体（武汉）有限公司武汉基地首批碳化硅晶圆正式投产。作为目前国内规模最大的碳化硅半导体基地，其投产后可贡献国产碳化硅晶圆产能的30%。
时间回溯到2022年，全球“光纤大王”长飞光纤做出战略决策，加码碳化硅芯片赛道，投资200亿元建设长飞先进武汉基地。该项目是湖北东湖科学城首个落地的百亿级半导体项目。2023年9月1日项目奠基开工，仅用21个月便建成投产。
据介绍，这里生产的碳化硅晶圆将被制造成新能源汽车主驱芯片，作为车辆动力的核心，其重要性相当于燃油车的发动机、人体的心脏。该基地具备年产36万片6英寸碳化硅晶圆的能力，达产后每年可为144万辆新能源车供应关键“心脏”部件 。
碳化硅：新能源时代的“技术心脏”
随着新能源汽车朝着更高充电电压、更长续航里程的方向发展，以及5G通信、风电、光伏等领域的快速进步，碳化硅凭借其优越的物理性能，成为全球争相竞逐的产业新赛道。
从半导体产业演化历程来看，碳化硅属于第三代半导体材料。与第一代半导体材料（硅、锗）和第二代半导体材料（砷化镓、磷化铟）相比，碳化硅具有高禁带宽度、高击穿电场强度、高电子饱和漂移速度和高热导率等显著优势。这些特性使得碳化硅器件能够在高温、高频、高功率的环境下稳定运行，成为电动汽车、新能源、5G通信等领域最具潜力的芯片材料之一 。如今，在我国大热的新能源汽车、风电、光伏、5G通信等应用场景中，都离不开碳化硅的助力。
半导体材料基础材料发展历程
国产碳化硅的发展历程
我国碳化硅行业的发展并非一蹴而就，而是经历了漫长且艰辛的探索过程，大致可分为三个阶段：
一是起步阶段（20世纪90年代末至21世纪初）。该阶段，我国的碳化硅研究刚刚起步，主要集中在科研院所和高校，中国科学院物理所、山东大学等科研单位开始探索化硅晶体的生长技术。但由于技术瓶颈和产能规模限制，此阶段未能实现产业化。
二是技术追赶与突破阶段（21世纪初至2010年）。随着国家政策的支持和科研投入的加大，我国碳化硅行业开始逐渐追赶国际先进水平。中科院物理所、山东大学等机构在碳化硅晶体生长、衬底制备等方面取得了重要突破。一些企业如天科合达、天岳先进等开始涉足碳化硅产业，并逐步实现了从小试到中试的过渡。
三是快速发展阶段（2010年至今）。随着新能源汽车、光伏等行业的快速发展，碳化硅材料因其优异的性能在这些领域得到了广泛应用。国内碳化硅企业如天科合达、天岳先进等逐渐实现了6英寸碳化硅衬底的量产，并开始向8英寸产品研发进军。碳化硅产业链逐渐完善，包括单晶衬底、外延片、器件制造等环节。国内碳化硅企业开始与国际知名企业展开竞争，部分产品远销海外。
国家层面同样高度重视碳化硅产业发展，《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》明确提出，我国将加速推动以碳化硅为代表的第三代半导体新材料新技术产业化进程，催生一批高速成长的新材料企业。从长远来看，碳化硅有望推动我国第三代半导体实现从“跟跑”到“并跑”的关键跨越。
市场蓬勃发展，企业布局各有侧重
在全球尤其是中国汽车电动化浪潮的推动下，碳化硅产业迎来了快速发展期。数据显示，按营收占比，碳化硅材料在半导体材料市场的渗透率从2020年的3.5%一路上升至2024年的14.1%，预计2025年将达到17.9%，到2029年更是有望突破26% 。
近年来，我国碳化硅行业市场规模呈现稳步增长的良好态势。在传统应用领域，如磨料磨具和耐火材料，随着建筑、机械加工等行业的持续发展，需求也在不断增长。而在电力电子领域，碳化硅功率器件市场发展尤为迅猛，成为推动碳化硅行业整体市场规模扩大的重要力量。2024年我国功率器件规模达1298亿元，其中碳化硅功率器件占比5.4%，约69亿元，近五年市场年复合增速高达59.7%，远超全球平均水平，这主要得益于国内电车渗透率的不断提升以及光伏等新能源订单的快速增长 。
目前，我国碳化硅行业已涌现出一批重点企业，如中电科、天科合达、天岳先进、同光股份、扬杰科技和露笑科技等。这些企业在业务布局上各有侧重，有的专注于碳化硅衬底研发生产，有的在功率器件制造领域发力，共同推动着我国碳化硅产业的发展。
发展前景广阔，石化产业大有可为
长飞先进碳化硅晶圆的投产，不仅是半导体领域的重大突破，也为石化产业带来了新的发展机遇和转型方向。
从原材料角度看，石化产业可为碳化硅制备提供关键的碳源。石油焦、沥青等石化产品经过处理后，能够作为碳化硅合成的重要原料，这既拓宽了石化产品的应用领域，也为碳化硅产业提供了稳定且成本可控的原材料供应 。
在生产工艺方面，石化产业长期积累的化工合成、高温处理、提纯等技术经验，对碳化硅的制备具有重要的借鉴意义。例如，石化行业成熟的精馏、萃取等提纯技术，可用于提升碳化硅原料的纯度；高温反应设备与工艺控制经验，有助于优化碳化硅的合成过程，提高生产效率和产品质量。同时，石化企业强大的工程建设和项目管理能力，也为大规模碳化硅生产基地的建设提供了有力支持。
此外，随着碳化硅产业的发展，对相关配套化工产品的需求也在不断增加，如高纯气体、特种化学品等。石化企业凭借自身在化工生产和供应链管理方面的优势，可以积极布局这些配套产品的生产，实现产业的协同发展。
展望未来，随着市场需求的持续增长、技术创新的不断推进以及应用领域的日益拓展，我国碳化硅行业将迎来更加广阔的发展前景。
在技术层面，企业和科研机构将继续加大研发投入，攻克8英寸及更大尺寸碳化硅衬底制备、器件制造等关键技术难题，提升产品性能和质量 。
在产业层面，产业链上下游企业将进一步加强合作，实现资源共享、优势互补，打造更加完善的产业生态。同时，随着国内企业技术水平的提升和产能的扩大，我国碳化硅产业在国际市场的竞争力也将不断增强。
然而，我国碳化硅产业在发展过程中仍面临一些挑战，如高端设备和关键材料依赖进口、技术创新能力有待进一步提高等。但在政策支持、企业努力和市场需求的共同推动下，我国碳化硅行业的国际竞争力必将不断提升，为新能源汽车、5G通信等相关产业的发展提供坚实有力的支撑，助力我国在第三代半导体领域实现更大的突破。
一审一校：黄杨
二审二校：何玲
三审三校：雷振友
