碳化硅（SiC）是一种很神奇的化合物，你能在半导体行业市场看到它，先进陶瓷的产品里也离不开它的身影。这很容易让普通人混淆两者为同一性质的产品，事实不是的。碳化硅既可以是坚硬耐磨的先进陶瓷，也可以是高效节能的半导体，两种形态虽然化学成分相同，但在工业领域扮演着两种完全不同的角色。陶瓷用碳化硅与半导体碳化硅材料在晶体结构、制备工艺、性能特点及应用领域上均存在显著差异：
1 原料纯度要求标准不同
陶瓷用碳化硅对粉末纯度要求相对较低，通常普通工业级产品达到 90% - 98% 即可满足使用需求，不过高性能结构陶瓷可能要求 98%~99.5%（如反应烧结SiC需控制游离硅含量）。它允许含有少量杂质，有时还会特意添加如氧化铝（Al₂O₃）、氧化钇（Y₂O₃）等作为烧结助剂，以改善陶瓷的烧结性能，帮助降低烧结温度，提高最终产品的致密度。
半导体用碳化硅对原料纯度的要求近乎苛刻，衬底级单晶SiC需 ≥99.9999%（6N），部分高端应用要求 7N（99.99999%），外延层杂质浓度通常要低于 10¹⁶ atoms/cm³（尤其避免B、Al、V等深能级杂质）。原因在于哪怕极是其微量的杂质，如铁（Fe）、铝（Al）、硼（B）等，都会对其电学性能产生严重影响，可能导致载流子散射，降低击穿场强，进而影响半导体器件的性能和可靠性，所以必须严格控制杂质浓度。
碳化硅半导体材料©百度图库
2 晶体结构与质量不一
陶瓷用碳化硅多以多晶粉末或烧结体的形式存在，由大量微小碳化硅晶粒无序排列组成。晶体结构包含多种晶型（如α-SiC、β-SiC），但无需严格控制单一晶型，重点在于整体材料的致密度与均匀性。它的内部充满晶界和微小孔隙，可能还含有烧结助剂（如氧化铝、氧化钇）。
半导体用碳化硅则必须是单晶衬底或外延层，晶体结构高度有序且通常要求特定的晶型，需通过高精度晶体生长技术获得单一晶型（如4H-SiC、6H-SiC）。电子迁移率、禁带宽度等电学性能对晶型极度敏感，需严格筛选晶型以实现特定功能。目前主流是 4H - SiC，因为 4H - SiC 具有高载流子迁移率和高击穿场强等优异的电学性能，非常适合功率器件的应用。
3 制备工艺繁简有别
陶瓷用碳化硅的制备工艺相对简单（粉体制备→成型→烧结），类似“烧砖”。首先将工业级SiC 粉末（通常为微米级粒度）与粘结剂混合，然后通过压制成型，最后在高温（1600 - 2200℃）下进行烧结，使颗粒间通过扩散作用实现致密化，多数情况致密度达到 90% 以上，就能满足大多数应用需求。整个过程无需精确控制晶体生长，更侧重于成型和烧结过程的稳定性和一致性。特点是工艺灵活，可以制备复杂形状的应用部件，不过对原料的纯度要求相对较低。
半导体用碳化硅的制备工艺则复杂得多（高纯粉料制备→单晶衬底生长→外延片沉积→器件制造）。首先要制备单晶衬底，目前主流方法是物理气相传输法（PVT），需要在高温（2200 - 2400℃）、高真空的严苛条件下，使 SiC 粉末升华后在籽晶上沉积生长，期间要精确控制温度梯度（±1℃）和压力等参数，以确保晶体的完整性和高质量。之后根据产品工艺要求，还需要通过化学气相沉积（CVD）方法生长外延层，在衬底上形成厚度均匀、掺杂可控的外延层，厚度通常为几微米至几十微米。整个制备过程需要在超高洁净环境（如 Class 10 级洁净室）中进行，以避免杂质污染，影响材料性能。特点是工艺高度精密，需控制温场、气体流速等参数，对原料纯度（>99.9999%）与设备要求严苛。
4 成本差异大、面向市场不同
陶瓷用碳化硅由于原料为工业级 SiC 粉末，制备工艺相对简单，所以成本较低，吨价通常在几千元到几万元之间，市场应用广泛，主要面向磨料磨具、耐火材料等对成本较为敏感的行业。
半导体用碳化硅由于单晶衬底制备周期长，且缺陷控制难度大，合格率较低，导致成本极高，一片 6 英寸的衬底单价可达数千美元。其市场主要集中在对材料性能要求极高的高端电子领域，如功率半导体器件、射频器件等行业，随着新能源汽车、5G 通信等产业的快速发展，市场需求呈现出快速增长的趋势。
5 应用场景各有所长
陶瓷用碳化硅是“工业硬汉”，主要充当结构材料的角色，凭借其出色的力学性能（高硬度、耐磨性）和热学性能（耐高温、抗氧化），在磨料磨具（砂轮、砂纸）、耐火材料（高温窑炉内衬）、耐磨/耐腐蚀部件（泵体、管道内衬）等领域大显身手。
碳化硅陶瓷结构件©innovacera
半导体用碳化硅则是“电子精英”，它基于宽禁带半导体特性，在电子器件领域展现出独特优势。在功率器件方面，如电动汽车的逆变器、电网的变流器等，它能提高器件的功率转换效率，降低能量损耗。在射频器件领域，像 5G 基站、雷达等，半导体用碳化硅有助于实现更高的工作频率和更强的信号传输能力。此外，它还可用于光电子器件，如作为蓝光 LED 的衬底材料，为我们带来明亮的蓝色光源。
Coherent 200 毫米 SiC 外延晶片©Coherent
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维度 |
陶瓷用碳化硅 |
半导体碳化硅 |
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晶体结构 |
多晶，晶型多样 |
单晶，晶型严格筛选 |
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制备重点 |
致密化与形状控制 |
晶体质量与电学性能控制 |
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性能优先级 |
机械强度、耐腐蚀性、热稳定性 |
电学性能（禁带宽度、击穿电场等） |
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应用场景 |
结构件、耐磨件、耐高温件 |
高功率器件、高频器件、光电子器件 |
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成本驱动 |
工艺灵活性、原料成本 |
晶体生长速率、设备精度、原料纯度 |
综合来讲，两者的核心差异主要来源于 “功能需求” 的本质区别。陶瓷用 SiC 是 “用其形（结构）”，半导体用 SiC 是 “用其性（电学）”。前者追求力学与热学性能的性价比，后者则是高精度、高纯度的单晶功能材料，代表了 SiC 材料制备的最高技术水平。陶瓷用碳化硅与半导体用碳化硅虽然 “同根同源”，但由于应用场景的不同，在纯度、晶体结构、制备工艺等方面有着明显的区别，但不影响各自在自己的领域中发光发热，为我们的工业生产和科技进步贡献着力量。
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