一、碳化硅行业概述
碳化硅又称金钢砂或耐火砂,是以硅石和无烟煤或石油焦炭为主要原料,在高温电阻炉中冶炼而成的一种人造材料。包括黑碳化硅和绿碳化硅两种。碳化硅的工业化生产开始于近一百二十年,因其高硬度、耐高温、耐化学腐蚀、耐热震、良好的导热性和特殊导电性等特点,被广泛的应用于磨料磨具、耐火材料、工程陶瓷、化工、冶金、电子等多个行业。碳化硅制品的种类更是繁多,应用也较为广泛,目前国际上尚没有统一的碳化硅制品分类方法。当前中国碳化硅的出口仍然以原材料为主,出口自然块和初加工的粒度砂及微粉。
碳化硅应用领域
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我国碳化硅的工业化生产拥有60多年的悠久历史。60多年来,通过引进国外先进技术和设备,国内科研单位、学校和生产企业三方联合的自主研发和消化吸收工作,在生产工艺及技术装备方面不断缩小同世界先进水平的差距,从一个规模小、从业人员少鲜为人知的小行业,时至今日发展成为有一定产业规模,技术较为先进,在国际上有相当影响力的产业。
世界碳化硅产量占比分布
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相关报告:华经产业研究院发布的《2019-2025年中国碳化硅行业市场前景预测及投资战略研究报告》
二、碳化硅行业现状
近年来我国碳化硅行业运行较为平稳,产量呈现波动上涨的趋势。2011年、2014年和2017年是碳化硅产量波动曲线的波峰,产量分别为100万吨、103万吨和108万吨。
2011-2017年中国碳化硅产量统计
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从细分种类来看,我国黑碳化硅产量和所占比例持续走高,产量从2011年的60万吨增长至2017年的100万吨,占比从60%增长至92.6%。绿碳化硅主要用于太阳能硅片的切割,但近两年遭到金刚石线锯大量替代,再加上环保检查加剧,多个企业减产甚至停产,从而导致其产量快速滑坡,产量从2011年的40万吨下滑至2017年的8万吨,占比从40%下滑至2017年的7.4%。
2011-2017年中国碳化硅细分品种产量统计
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从产地来看,我国黑碳化硅主要产自甘肃和宁夏,产量分别为40万吨和34万吨;我国绿碳化硅主要产自新疆和青海,产量分别为4.5万吨和3.5万吨。
2017年我国黑碳化硅主要产地及产量统计
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2017年我国绿碳化硅主要产地及产量统计
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从需求量来看,国内对碳化硅的需求量低于产量,大量碳化硅用于出口。2017年碳化硅产量为108万吨,其中77.22万吨用于国内消费,30.91万吨用于出口。
2011-2017年中国碳化硅消费细分统计
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三、碳化硅行业发展中的问题
尽管我国碳化硅行业技术已经达到世界领先水平,但在生产过程和尖端产品等方面还存差距,主要表现在以下四个方面:
1、机械化程度较低
在生产过程中较少使用大型机械设备,很多工序依靠人力完成,人均碳化硅产量较低。
2、产品还有进步空间
在碳化硅深加工产品上,对粒度和微粉产品的质量管理不够精细,产品质量的稳定性不够,某些尖端产品的性能指标与发达国家同类产品相比有一定差距。
3、环保有待加强
国外主要企业基本实现了封闭冶炼,而中国碳化硅冶炼几乎全部是开放式冶炼,一氧化碳全部直排。2012年中国企业开发了封闭冶炼技术,实现了一氧化碳全部回收,但是距离全行业普及还有很长的路要走。
四、碳化硅行业发展趋势
随着技术的进步,碳化硅作为新一代宽禁带半导体取得了商业化应用,从而在全球掀起了研发和生产高潮。2016年起,美国科锐(Cree)公司、德国英飞凌(Infineon)科技公司、日本罗姆(Rohm)株式会社等半导体企业纷纷推出更先进的SiC基半导体器件和模块,加速了碳化硅半导体应用的脚步。
中国也紧跟世界步伐,成为世界上为数不多的碳化硅材料衬底,材料外延产业化的国家。在SiC半导体器件设计和制造工艺方面也在向世界先进水平迈进。目前,中国已经形成相对完整的碳化硅产业链体系。
未来,碳化硅半导体将在电源、光伏,特别是新能源汽车领域得到推广和应用,在此拉动下预计到2023年全球碳化硅功率器件市场规模将达到14亿美元,较2017年增长近4倍。