第一節(jié) 碳化硅的定義

金剛砂又名碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)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。 碳化硅又稱碳硅石。（資金申請(qǐng)）

第二節(jié) 碳化硅的制作工藝

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(jīng)過各種化學(xué)工藝流程后得到碳化硅微粉。

碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成為一種重要的磨料，但其應(yīng)用范圍卻超過一般的磨料。例如，它所具有的耐高溫性、導(dǎo)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(dǎo)電性使其成為一種重要的電加熱元件等。制備SiC制品首先要制備SiC冶煉塊[或稱：SiC顆粒料，因含有C且超硬，因此SiC顆粒料曾被稱為：金剛砂。但要注意：它與天然金剛砂(也稱：石榴子石)的成分不同。在工業(yè)生產(chǎn)中，SiC冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料，輔助回收料、乏料，經(jīng)過粉磨等工序調(diào)配成為配比合理與粒度合適的爐料(為了調(diào)節(jié)爐料的透氣性需要加入適量的木屑，制備綠碳化硅時(shí)還要添加適量食鹽)經(jīng)高溫制備而成。高溫制備SiC冶煉塊的熱工設(shè)備是專用的碳化硅電爐，其結(jié)構(gòu)由爐底、內(nèi)面鑲有電極的端墻、可卸式側(cè)墻、爐心體(全稱為：電爐中心的通電發(fā)熱體，一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形狀與尺寸安裝在爐料中心，一般為圓形或矩形。其兩端與電極相連)等組成。該電爐所用的燒成方法俗稱：埋粉燒成。它一通電即為加熱開始，爐心體溫度約2500℃，甚至更高(2600～2700℃)，爐料達(dá)到1450℃時(shí)開始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃時(shí)形成)，且放出co。然而，≥2600℃時(shí)SiC會(huì)分解，但分解出的si又會(huì)與爐料中的C生成SiC。每組電爐配備一組變壓器，但生產(chǎn)時(shí)只對(duì)單一電爐供電，以便根據(jù)電負(fù)荷特性調(diào)節(jié)電壓來基本上保持恒功率，大功率電爐要加熱約24 h，停電后生成SiC的反應(yīng)基本結(jié)束，再經(jīng)過一段時(shí)間的冷卻就可以拆除側(cè)墻，然后逐步取出爐料。

高溫煅燒后的爐料從外到內(nèi)分別是：未反應(yīng)料(在爐中起保溫作用)、氧碳化硅羼(半反應(yīng)料，主要成分是C與SiO。)、粘結(jié)物層(是粘結(jié)很緊的物料層，主要成分是C、SiO2、40%～60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸鹽)、無定形物層(主要成分是70%～90%SiC，而且是立方SiC即β-sic，其余是C、SiO2及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸鹽)、二級(jí)品SiC層(主要成分是90%～95%SiC，該層已生成六方SiC即口一SiC，但結(jié)晶體較小、很脆弱，不能作為磨料)、一級(jí)品SiC層(SiC含量<96%，而且是六方SiC即口一SiC的粗大結(jié)晶體)、爐芯體石墨。在上述各層料中，通常將未反應(yīng)料和一部分氧碳化硅層料作為乏料收集，將氧碳化硅層的另一部分料與無定形物、二級(jí)品、部分粘結(jié)物一起收集為回爐料，而一些粘結(jié)很緊、塊度大、雜質(zhì)多的粘結(jié)物則拋棄之。而一級(jí)品則經(jīng)過分級(jí)、粗碎、細(xì)碎、化學(xué)處理、干燥與篩分、磁選后就成為各種粒度的黑色或綠色的SiC顆粒。要制成碳化硅微粉還要經(jīng)過水選過程；要做成碳化硅制品還要經(jīng)過成型與結(jié)燒的過程。

第三節(jié) 碳化硅 市場(chǎng)發(fā)展 現(xiàn)狀及趨勢(shì)

2016年中國碳化硅產(chǎn)能為230萬左右，盤踞環(huán)球75%左右的份額。因?yàn)楫a(chǎn)能多余重大，今年多半企業(yè)的開工率不敷5成。另外，中國也是碳化硅最大消費(fèi)國。2016年，中國消費(fèi)量達(dá)到了65萬噸左右，盤踞環(huán)球消費(fèi)市場(chǎng)份額50%左右。

2013年中國撤消碳化硅入口配額以后，入口量敏捷爬升。2016年，中國碳化硅入口量達(dá)到了32萬噸。中國之外的地域，歐洲成為第二大生產(chǎn)國及消費(fèi)國。2016年歐洲碳化硅產(chǎn)量在20萬噸左右，而需要量達(dá)到了30萬噸左右，需靠入口來滿意本身需要。

預(yù)計(jì)到2022年，全球碳化硅(silicon carbide，以下簡(jiǎn)稱SiC)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到6.174億美元，2017-2022年期間的復(fù)合年增長率為17.4%。

半導(dǎo)體SiC器件在高溫、高電壓環(huán)境下所展現(xiàn)出來的性能，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的需求增長，降低整體系統(tǒng)尺寸的能力，SiC在射頻(radio frequency, RF)器件和蜂窩基站的應(yīng)用有所增加等驅(qū)動(dòng)因素，將在預(yù)測(cè)期內(nèi)促進(jìn)全球SiC市場(chǎng)獲得增長。

按器件細(xì)分，SiC二極管市場(chǎng)有望占據(jù)最大市場(chǎng)份額，預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長率將穩(wěn)健增長。該市場(chǎng)的增長主要?dú)w因于射頻和蜂窩基站應(yīng)用對(duì)SiC二極管的廣泛使用。

另一方面，由于SiC場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFETs)和SiC二極管在各種應(yīng)用中被使用用地越來越多，SiC模組將在預(yù)測(cè)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高復(fù)合年增長率。

按晶圓尺寸細(xì)分，預(yù)計(jì)2017~2022年期間，6英寸及以上的SiC晶圓將有望達(dá)到最高復(fù)合年增長率。對(duì)6英寸及以上的SiC晶圓需求正在上升，因?yàn)榕c2英寸和4英寸的SiC晶圓相比，它們可以制造出更多器件。

碳化硅依照表面可分為玄色碳化硅和綠色碳化硅。因?yàn)槠淞己眯宰?，碳化硅被普遍用于冶?行業(yè) ，研磨料，耐火材料，陶瓷和電子 行業(yè) 。2016年，冶金 行業(yè) 仍然是碳化硅最大的利用領(lǐng)域，盤踞了33%的市場(chǎng)利用份額。將來，跟著對(duì)晉升動(dòng)力效力的需要日趨增加，電力電子元器件市場(chǎng)將迎來商機(jī)，而基于碳化硅的電子器件將會(huì)遭到人們的存眷，來自電子 行業(yè) 的需要預(yù)計(jì)會(huì)成為碳化硅市場(chǎng)增加的動(dòng)力之一。

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