中國粉體網(wǎng)訊 1891年，艾奇遜（E.G.Acheson）嘗試在鐵鍋中加熱粘土（硅酸鋁）和焦炭粉的混合物合成人造鉆石的過程中，結(jié)果卻意外在一次實(shí)驗(yàn)的熔爐反應(yīng)物中發(fā)現(xiàn)一種硬度只比鉆石小一點(diǎn)，火彩甚至比鉆石更亮的東西，從而打開了人工合成碳化硅的大門。他將得到的藍(lán)色晶體誤認(rèn)為是一種由碳和鋁構(gòu)成的類似剛玉的物質(zhì)，故取名金剛砂。隨后，他利用碳和沙子的混合物生產(chǎn)出更多的碳化硅。這種“Acheson”工藝經(jīng)過略微改進(jìn)后，至今仍在用于碳化硅磨料的生產(chǎn)。
1893年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者-亨利·莫桑（Henri.Moissan）在分析墜落到美國亞利桑那州代阿布洛峽谷的隕石碎片時(shí)發(fā)現(xiàn)了天然碳化硅。1905年，為了表示對(duì)他的敬意，莫桑石（Moissanite）因此得名。
莫桑石成分為100% SiC，和上述金剛砂是同一種東西。
莫桑石戒指（來源：Charles&Colvard）
天然莫桑石在自然界中十分稀有，只能形成于極端環(huán)境，如隕石、地幔巖石中。所以人們生活中能見到的莫桑石，基本上都是人工合成的。
人工合成的莫桑石是一種近似無色的獨(dú)特寶石材料，乍看之下，莫桑石與天然鉆石無法分別，甚至連普通儀器也區(qū)分不出。合成莫桑石在其誕生之初就被認(rèn)為與鉆石極其相像，但直到20世紀(jì)90年代合成碳化硅技術(shù)的發(fā)展，莫桑石才正式進(jìn)入消費(fèi)者視野。當(dāng)時(shí)美國北卡羅萊州的Cree公司成功生產(chǎn)出彩色和近無色，大顆粒的寶石級(jí)碳化硅晶體，并由Charles&Colvard公司（前身為C3公司）加工和銷售。至此，合成莫桑石投入寶石市場(chǎng)，并主要作為鉆石的仿制品。
近些年來，隨著鉆石市場(chǎng)價(jià)位的不斷升髙，合成莫桑石市場(chǎng)也開始不斷發(fā)展壯大，而價(jià)格不斷走低。2016年合成莫桑石價(jià)格居于高位，裸石價(jià)格達(dá)到每克拉近萬元，因?yàn)橘徺I方式以海外回購居多。但是隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大，經(jīng)銷商的不斷増多，銷售方式也不再是單一的海外回購，而是有更多的經(jīng)銷商開始參與代理。因此2017年與2018年合成莫桑石裸石價(jià)格開始降到每克拉7800和6500元左右。并且隨著專利權(quán)的開放，國內(nèi)也開始出現(xiàn)了自我生產(chǎn)銷售，在2019年的時(shí)候合成莫桑石的裸石價(jià)格更是下跌到了每克拉3500-4000元左右。按近幾年的價(jià)格趨勢(shì)來看，合成莫桑石的裸石價(jià)格可能還會(huì)持續(xù)走低。
雖然市場(chǎng)的需求量隨著價(jià)格的下降形成了較大的增長，但行業(yè)內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的利潤率和利潤都被嚴(yán)重?cái)D壓，造成了行業(yè)滿盤皆輸?shù)木置妫谙M(fèi)者心中莫桑石也被貼上了“廉價(jià)假貨”的標(biāo)簽。
莫桑石的路越走越窄，究其根本是因?yàn)闆]有塑造出消費(fèi)者認(rèn)可的價(jià)值，而只是以仿制品的身份，活在了鉆石的影子下。而且，本身鉆石的受眾群體比較有限，何況是莫桑石，小編估計(jì)好多人之前根本沒聽過莫桑石。
碳化硅是如何火起來的？
2018年，特斯拉開始在Model 3的主驅(qū)逆變器里，使用基于碳化硅材料的碳化硅MOSFET，以替代傳統(tǒng)的硅基IGBT。作為第一款真正走量的電動(dòng)汽車，Model 3動(dòng)力總成將IGBT模塊全部換成碳化硅模塊，同等功率等級(jí)下，碳化硅模塊尺寸更小，開關(guān)損耗可降低75%，系統(tǒng)效率可以提高5％左右。
緊接著，比亞迪、小鵬、吉利紛紛效仿，在新款電車?yán)飺Q上了碳化硅芯片。自此之后，凡是使用了碳化硅芯片的車型，全都被打上了“高端”、“豪華”的標(biāo)簽。
各大碳化硅廠商見識(shí)到了碳化硅在新能源汽車領(lǐng)域的實(shí)力之后，紛紛加入研發(fā)行列。從設(shè)備到襯底片、外延片、器件，碳化硅細(xì)分產(chǎn)業(yè)都在快速發(fā)展。為搶占發(fā)展先機(jī)，行業(yè)內(nèi)頭部公司紛紛擴(kuò)產(chǎn)“圈地”。另外要提一下，目前很多打著“碳化硅”名號(hào)混的風(fēng)生水起的企業(yè)，在特斯拉用上碳化硅之前，一直是廉價(jià)珠寶的供應(yīng)商。馬斯克的一句話，就讓一些企業(yè)從義烏小商品城最愛的莫桑鉆供應(yīng)商轉(zhuǎn)變成為高精尖的第三代半導(dǎo)體企業(yè)。比如2022年，碳化硅第一股天岳先進(jìn)登陸科創(chuàng)板，而直到2020年，天岳先進(jìn)的前五大客戶里有三家都是珠寶公司。目前國內(nèi)碳化硅襯底產(chǎn)量最高的天科合達(dá)，在2020年準(zhǔn)備上市時(shí)，公布的大客戶名單里也有兩家珠寶公司長期占據(jù)前五，其中一家還曾在2017年成為天科合達(dá)最大的客戶。
除了新能源汽車，風(fēng)光儲(chǔ)對(duì)碳化硅的需求也在穩(wěn)定增長。光伏逆變器已經(jīng)開始大規(guī)模使用碳化硅器件，碳化硅的耐高壓優(yōu)勢(shì)使得其在風(fēng)能、儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。此外，能源互聯(lián)網(wǎng)、建筑能源、工業(yè)傳動(dòng)、消費(fèi)類等領(lǐng)域，應(yīng)用市場(chǎng)時(shí)刻迎接爆發(fā)。
那么，都是誰在做碳化硅？
中國。襯底方面有天岳先進(jìn)、晶盛機(jī)電、露笑科技、南砂晶圓、爍科晶體、東尼電子、中電化合物等；外延方面有瀚天天成、天域半導(dǎo)體、百識(shí)電子、嘉晶電子、�？瓢雽�(dǎo)體、鳳凰光學(xué)等；器件及模塊方面有三安光電、世紀(jì)金光、比亞迪半導(dǎo)體、中電科13所、中電科55所、基本半導(dǎo)體、士蘭微、華潤微、揚(yáng)杰科技、時(shí)代電氣、長飛先進(jìn)、斯達(dá)半導(dǎo)、聞泰科技、泰科天潤等。
日本。襯底及外延方面有Resonac Holdings，Denso與Mitsubishi Electric則是投資了美國碳化硅廠商Coherent；器件及模塊方面有Toshiba、Rohm Semiconductor、Fujielectric、Mitsubishi Electric、Renesas Electronics、Panasonic等。
韓國。襯底及外延方面有SK siltron、Senic、Arche等；器件及模塊方面有LX Semicon、SKpowertech、TRinno Technology、Power Master、INTECHFA等。
美國。襯底及外延方面有Coherent、Wolfspeed、Dow Corning等；器件及模塊方面有Onsemi、Wolfspeed等。
歐洲。襯底及外延方面有Soitec、SiCrystal、Norstel等；器件及模塊方面有Infineon、STMicroelectronics、Bosch、Power Master等。
參考資料：
1、佟雯，《碳化硅材料在珠寶行業(yè)的應(yīng)用前景》，中國電子科技集團(tuán)公司第二研究所
2、孫竹琳，《合成碳硅石的寶石學(xué)特征及覆膜實(shí)驗(yàn)初探》，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
3、郭升等，《培育鉆石：以品牌構(gòu)建價(jià)值體系的重要性》，凱麗希培育鉆石
4、張櫻子等，《淺談合成碳硅石及市場(chǎng)發(fā)展近況》，國家珠寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心上海實(shí)驗(yàn)室
5、粉體大數(shù)據(jù)研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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