李景 黃佳 李國(guó)鵬 孫紅軍

關(guān)鍵詞：碳化硅，標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）

0引言

碳化硅具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、電子飽和漂移速率大、臨界擊穿電場(chǎng)高、介電常數(shù)低及化學(xué)穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，是具有廣闊發(fā)展?jié)摿Φ牡谌滦桶雽?dǎo)體材料。碳化硅晶片和外延襯底主要用于制造功率器件、射頻器件等分立器件，可廣泛應(yīng)用于新能源汽車、5G通信、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域，在我國(guó)“新基建”的各主要領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。我國(guó)政府高度重視以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料的研發(fā)，其中第三代半導(dǎo)體被納入關(guān)鍵戰(zhàn)略材料發(fā)展重點(diǎn)。

2021年3月13日，新華網(wǎng)刊登了《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，其中“集成電路”領(lǐng)域，特別提出碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體要取得發(fā)展。

碳化硅和氮化鎵都屬于第三代半導(dǎo)體寬禁帶半導(dǎo)體材料，能夠在“十四五規(guī)劃”中提名，足以說明其重要程度已經(jīng)上升到了國(guó)家的層面。相信在國(guó)家的助推下，國(guó)內(nèi)將迅速形成適合第三代半導(dǎo)體發(fā)展的環(huán)境，前景十分值得期待[1]。

另一方面，碳化硅對(duì)于提振地方經(jīng)濟(jì)意義重大。例如：作為“十四五”時(shí)期要全力打造“碳化硅”作為拳頭型產(chǎn)品的山西省，在《山西省“十四五”新產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃》中提到：推進(jìn)6英寸及以上砷化鎵、碳化硅等第二/三代半導(dǎo)體材料和藍(lán)寶石材料大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，開展碳基半導(dǎo)體等新型材料基礎(chǔ)研究?？梢钥闯?，碳化硅是山西省“十四五”期間重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品。因此，對(duì)比我國(guó)與美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，分析我國(guó)碳化硅標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)與不足之處，借鑒和引用發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于提升山西省碳化硅質(zhì)量，促進(jìn)山西省碳化硅產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要的意義。

本論文旨在通過對(duì)比我國(guó)與美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，分析我國(guó)碳化硅標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)與不足之處。研究?jī)?nèi)容包括：（1）檢索并收集國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的碳化硅相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；（2）對(duì)收集的碳化硅相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸類分析；（3）確定比對(duì)分析的對(duì)象：碳化硅物理特性、碳化硅磨料的化學(xué)分析方法、含碳化硅耐火材料化學(xué)分析方法以及碳化硅晶片；（4）對(duì)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論。

1國(guó)內(nèi)外碳化硅產(chǎn)品概況

1.1碳化硅產(chǎn)品介紹

碳化硅（又稱之金鋼砂或耐火砂），化學(xué)式為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的一種無機(jī)物[2]。碳化硅在大自然中存在于罕見的礦物莫桑石中。在C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中，碳化硅為應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)的一種。

碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個(gè)常用的基本品種，都屬α-SiC。其中：（1）黑碳化硅含SiC約95%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料，如：玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等；（2）綠碳化硅含SiC約97%以上，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，制作的磨具適用于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米[3]。

碳化硅在禁帶寬度、擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度、飽和電子漂移速率、熱導(dǎo)率以及抗輻射等關(guān)鍵參數(shù)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步滿足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高功率、高電壓、高頻率的需求。以碳化硅為襯底制成的功率器件相比硅基功率器件具有優(yōu)越的電氣性能，可以滿足電力電子技術(shù)對(duì)高溫、高功率、高壓、高頻及抗輻射等惡劣工作條件的新要求，從而成為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域最具前景的材料之一。未來，以碳化硅（SiC）為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體將成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵。

1.2碳化硅產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)概況

碳化硅（SiC）作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，與第一代半導(dǎo)體材料硅（Si）相比，擁有更加優(yōu)異的物理化學(xué)特性，使得碳化硅器件能降低能耗20%以上、減少體積和重量30%～50%，降低碳排放量20%以上，實(shí)現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的高效化、小型化、輕量化和低耗化。因此，碳化硅電力電子器件將廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)、通信雷達(dá)和航空航天等重要國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍工領(lǐng)域。國(guó)際上部分國(guó)家在該領(lǐng)域起步早，6英寸碳化硅襯底已經(jīng)量產(chǎn)，8英寸已研制成功。而國(guó)內(nèi)以4英寸為主，6英寸尚處在攻關(guān)階段。我國(guó)碳化硅單晶襯底材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，其高昂的售價(jià)和不穩(wěn)定的供貨情況大大限制了國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。目前，中國(guó)有碳化硅冶煉企業(yè)200多家，年生產(chǎn)能力220多萬噸（其中：綠碳化硅塊120多萬噸，黑碳化硅塊約100萬噸）；加工制砂、微粉生產(chǎn)企業(yè)300多家，年生產(chǎn)能力200多萬噸[4]，國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)廠商見表1。

2018年，山西省政府與中電科集團(tuán)達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，展開全方位合作。通過吸引上游企業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)，打造電子裝備制造、三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，建成國(guó)內(nèi)最大的碳化硅材料供應(yīng)基地。

中國(guó)電科（山西）電子信息科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目包括“一個(gè)中心、三個(gè)基地”：“一個(gè)中心”即中國(guó)電科（山西）三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心；“三個(gè)基地”即中國(guó)電科（山西）碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地、中國(guó)電科（山西）電子裝備智能制造產(chǎn)業(yè)基地、中國(guó)電科（山西）能源產(chǎn)業(yè)基地。這個(gè)1000畝的產(chǎn)業(yè)園將串聯(lián)起山西轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)上下游十多個(gè)產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)山西半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳化硅的完全自主供應(yīng)。其中，中國(guó)電科（山西）碳化硅產(chǎn)業(yè)基地一期項(xiàng)目建筑面積2.7萬平方米，能容納600臺(tái)碳化硅單晶生產(chǎn)爐和18萬片N型晶片的加工檢測(cè)能力，可形成7.5萬片的碳化硅晶片產(chǎn)能，基地的粉料合成設(shè)備、單晶生長(zhǎng)設(shè)備都是自主研發(fā)生產(chǎn)的全國(guó)產(chǎn)化設(shè)備。2020年，碳化硅晶片產(chǎn)量達(dá)3萬余片，市場(chǎng)占有率超過50%，公司實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值27，986萬元；2021年，投資大力提升車間的智能化水平，建設(shè)基于5G技術(shù)的智能化、數(shù)字化車間，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)在中控室一屏可視。該項(xiàng)目目前成為中國(guó)前三、世界前十的碳化硅生產(chǎn)企業(yè)，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值10億元。

1.3碳化硅產(chǎn)業(yè)國(guó)外概況

受新能源汽車、工業(yè)電源等應(yīng)用的推動(dòng)，全球電力電子碳化硅的市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，2020年的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)6億美元。在競(jìng)爭(zhēng)格局方面，行業(yè)龍頭企業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式以IDM模式為主，主要的市場(chǎng)份額被Infineon、Cree、羅姆以及意法半導(dǎo)體占據(jù)，國(guó)內(nèi)外廠商的競(jìng)爭(zhēng)差距較大。

在半導(dǎo)體應(yīng)用中，SiC主要用于電力電子器件的制造。從SiC器件制造流程順序來看，SiC器件的制造成本中襯底、外延的成本占比最大，其中SiC襯底成本占比50%，SiC外延的成本占比25%，這兩大工序是SiC器件的重要組成部分。在上游原料供應(yīng)方面，高純石英砂是碳化硅的主要原料之一。因高純石英砂的制備成本高、加工工藝要求高，因此目前全球具備批量生產(chǎn)高純石英砂的廠商較少，如表2所示。從下游需求情況來看，2018-2019年，受新能源汽車、工業(yè)電源等應(yīng)用的推動(dòng)，全球電力電子碳化硅的市場(chǎng)規(guī)模從4.3億美元增長(zhǎng)至5.64億美元，2020年的市場(chǎng)規(guī)模超過6億美元。

從全球碳化硅襯底的企業(yè)經(jīng)營(yíng)情況來看，2018年美國(guó)CREE公司占龍頭地位，市場(chǎng)份額達(dá)62%，其次是美國(guó)II-VI公司，市場(chǎng)份額約為16%?？傮w來看，在碳化硅市場(chǎng)中，美國(guó)廠商占據(jù)主要地位（詳見表3）。

2國(guó)內(nèi)外碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化概況

碳化硅作為一種化學(xué)成分較為單一的無機(jī)化工原料，其相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)較少，多為碳化硅的化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。目前現(xiàn)行的國(guó)內(nèi)外碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有GB/T2480《普通磨料碳化硅》[2]，GOST26327《碳化硅磨料技術(shù)規(guī)范》和SR5064《碳化硅》。

2.1我國(guó)碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化概況

中國(guó)目前已基本建成了一套由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)組成的碳化硅標(biāo)準(zhǔn)體系。目前現(xiàn)行的碳化硅相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)共24項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共38項(xiàng)，地方標(biāo)準(zhǔn)共3項(xiàng)。我國(guó)第一部碳化硅標(biāo)準(zhǔn)為GB2480《碳化硅技術(shù)條件》，該強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)于1984年1月1日實(shí)施。GB2480的第一次修訂版本于1997年2月1日實(shí)施，并轉(zhuǎn)化為推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T2480《普通磨料碳化硅》。2008年6月3日，第二次修訂的GB/T2480《普通磨料碳化硅》發(fā)布，并于2009年1月1日實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)與GB/T2480相比，對(duì)各牌號(hào)產(chǎn)品的SiC、F.C、Fe2O3含量指標(biāo)和鐵合金粒含量粒度段的劃分進(jìn)行了調(diào)整，增加了黑碳化硅微粉產(chǎn)品的化學(xué)成分指標(biāo)，以及對(duì)檢驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行了改動(dòng)等。

我國(guó)現(xiàn)行的碳化硅產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)只有1個(gè)，即GB/T2480《普通磨料碳化硅》；磨料粒度及其組成、磨料粒度組成測(cè)定方法有：GB/T2481.2《固結(jié)磨具用磨料粒度組成的檢測(cè)和標(biāo)記第2部分：微粉》[9]，GB/T9258.1《涂附磨具用磨料粒度分析第1部分：粒度組成》，GB/T9258.2《涂附磨具用磨料粒度分析第2部分：粗磨粒P12～P220粒度組成的測(cè)定》[10]和GB/T9258.3《涂附磨具用磨料粒度分析第3部分：微粉P240～P2500粒度組成的測(cè)定》等；此外，化學(xué)分析及檢測(cè)方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T3045《普通磨料碳化硅化學(xué)分析方法》，GB/T16555《含碳、碳化硅、氮化物耐火材料化學(xué)分析方法》，GB/T37254《高純碳化硅微量元素的測(cè)定》，JB/T5204《碳化硅脫氧劑化學(xué)分析方法》以及JC/T2149《高純碳化硅粉體成分分析方法》。

2.2國(guó)外碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化概況

目前，世界大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行了較長(zhǎng)時(shí)期，法律法規(guī)健全，競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制規(guī)范，常依靠買賣雙方合同約定，只對(duì)涉及碳化硅產(chǎn)品間配合/配套的術(shù)語、代號(hào)、尺寸公差、粒度標(biāo)號(hào)/粒度分布和各項(xiàng)質(zhì)量性能指標(biāo)的測(cè)試分析方法制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。從國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家與組織碳化硅及其制品標(biāo)準(zhǔn)制定情況來看，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）現(xiàn)行的碳化硅及其制品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共有6項(xiàng)；美國(guó)現(xiàn)行的碳化硅相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共有14項(xiàng)；歐洲現(xiàn)行的碳化硅相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共有49項(xiàng)；日本現(xiàn)行的碳化硅相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共有5項(xiàng)；俄羅斯現(xiàn)行的碳化硅相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共有8項(xiàng)。

現(xiàn)行的國(guó)外碳化硅相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有2個(gè)，即羅馬尼亞標(biāo)準(zhǔn)SR5064《碳化硅》和俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)GOST26327《碳化硅磨料技術(shù)規(guī)范》。此外，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/小型工具技術(shù)委員會(huì)/砂輪和磨料分委員會(huì)（ISO/TC29/SC5）于1997年1月15日發(fā)布實(shí)施了ISO9286《磨粒與磨料－碳化硅化學(xué)分析》。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）于1992年12月23日批準(zhǔn)通過ANSIB74.15《碳化硅磨料粒和天然磨料的化學(xué)分析方法》。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（JISC）于1998年11月20日審議通過了JISR6124《碳化硅磨料的化學(xué)分析方法》。韓國(guó)知識(shí)經(jīng)濟(jì)部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)院于2003年10月31日修訂通過了KSL6510《碳化硅磨料的化學(xué)分析方法》。ISO沒有給出碳化硅的分類標(biāo)準(zhǔn)；美國(guó)ASTM對(duì)纖維增強(qiáng)碳化硅的復(fù)合結(jié)構(gòu)給出了分類標(biāo)準(zhǔn)ASTMC1835《纖維增強(qiáng)碳化硅-碳化硅（SiC-SiC）復(fù)合結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)分類》；俄羅斯對(duì)纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料也給出了分類標(biāo)準(zhǔn)GOSTR58016《陶瓷復(fù)合材料碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料分類》。截至目前，我國(guó)還沒有碳化硅相關(guān)的分類標(biāo)準(zhǔn)。

3國(guó)內(nèi)外碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)研究

目前中國(guó)電科（山西）碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地實(shí)施的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)有GB/T30656《碳化硅單晶拋光片》；碳化硅晶片檢測(cè)方面的標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T32278《碳化硅單晶片平整度測(cè)試方法》、GB/T30866《碳化硅單晶片直徑測(cè)試方法》、GB/T37254《高純碳化硅微量元素的測(cè)定》、GB/T30867《碳化硅晶片厚度和總厚度變化測(cè)試方法》、GB/T30868《碳化硅晶片微管密度的測(cè)定化學(xué)腐蝕法》。雖然山西企業(yè)目前無已批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，但在2021年6月公司申請(qǐng)了3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充了國(guó)標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在某些方面的缺失。尤其在測(cè)試方法，相關(guān)參數(shù)要求方面嚴(yán)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1可比對(duì)的碳化硅國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)

通過碳化硅產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的收集與分析，表4～表7列出了國(guó)內(nèi)外可比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2碳化硅產(chǎn)品關(guān)鍵指標(biāo)比對(duì)

3.2.1碳化硅物理特性標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)

我國(guó)現(xiàn)執(zhí)行的碳化硅產(chǎn)品技術(shù)條件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T2480《普通磨料碳化硅》，根據(jù)不同用途分牌號(hào)規(guī)定了粒度組成、化學(xué)成分、磁性物含量、鐵合金粒、密度等項(xiàng)目。俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)于1984年11月1日發(fā)布了碳化硅磨料的技術(shù)條件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GOST26327《碳化硅磨料技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定了綠碳化硅磨料和黑碳化硅磨料的相關(guān)技術(shù)水平指標(biāo)，包括粒度組成、化學(xué)成分、磁性物含量、密度、粉化率等項(xiàng)目。羅馬尼亞標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ASRO）發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)SR5064《碳化硅》，對(duì)碳化硅的類型、物理化學(xué)特性、體積密度等項(xiàng)目做了規(guī)定。

（1）碳化硅的分類

中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅主要是黑色碳化硅（SiC含量約95%）和綠色碳化硅（SiC含量約97%以上）兩種。GB/T2480《普通磨料碳化硅》將磨料碳化硅分為陶瓷結(jié)合劑磨具、砂帶用黑碳化硅；陶瓷結(jié)合劑磨具、砂帶用綠碳化硅；有機(jī)結(jié)合劑磨具用黑碳化硅；有機(jī)結(jié)合劑磨具用綠碳化硅；手工打磨的砂頁用黑碳化硅；手工打磨的砂頁用綠碳化硅。

俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GOST26327《碳化硅磨料技術(shù)規(guī)范》對(duì)碳化硅磨料分為綠色碳化硅和黑色碳化硅兩種，其質(zhì)量等級(jí)和粒度分類具體見表8。

羅馬尼亞國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)SR5064《碳化硅》根據(jù)顏色將碳化硅分為綠色碳化硅（GC）和黑色碳化硅（GC）；根據(jù)碳化硅含量（SiC）分為優(yōu)質(zhì)碳化硅（S）和普通碳化硅（N）。

（2）化學(xué)成分分析比對(duì)

GB/T2480《普通磨料碳化硅》根據(jù)不同種類的磨料碳化硅做了化學(xué)成分規(guī)定，見表9。

GOST26327《碳化硅磨料技術(shù)規(guī)范》對(duì)碳化硅磨料的化學(xué)成分做了規(guī)定，見表11。

根據(jù)SR5064《碳化硅》，不同種類的碳化硅化學(xué)成分見表12。

（3）密度比對(duì)

GB/T2480《普通磨料碳化硅》對(duì)碳化硅磨料的體積密度規(guī)定見表14。

GOST26327《碳化硅磨料技術(shù)規(guī)范》和SR5064《碳化硅》對(duì)碳化硅磨料的體積密度規(guī)定見表15。

（4）磁性物含量比對(duì)

GB/T2480《普通磨料碳化硅》對(duì)碳化硅磁性物含量做出的規(guī)定見表16。

GOST26327《碳化硅磨料技術(shù)規(guī)范》對(duì)磁性材料的含量規(guī)定見表17。

SR5064《碳化硅》碳化硅磁性材料的含量規(guī)定見表18。

3.2.2碳化硅磨料的化學(xué)分析方法標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)

我國(guó)GB/T3045《普通磨料碳化硅化學(xué)分析方法》規(guī)定了表面雜質(zhì)分析以及磨料及結(jié)晶塊中碳化硅含量的間接法測(cè)定；美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSIB74.15《碳化硅磨粒與磨料的化學(xué)分析方法》規(guī)定了磨料中碳化硅的測(cè)定以及其他雜質(zhì)的化學(xué)分析；國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO9286《磨粒與磨料-碳化硅化學(xué)分析》規(guī)定了表面雜質(zhì)分析和碳化硅碎片中碳化硅的測(cè)定；日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISR6124《碳化硅磨料的化學(xué)分析方法》規(guī)定了表面雜質(zhì)分析和熒光X射線分析方法；此外，韓國(guó)KSL6510《碳化硅磨料的化學(xué)分析方法》規(guī)定了碳化硅磨料的化學(xué)分析方法和熒光X射線分析方法。具體分析方法見表19。

3.2.3含碳化硅耐火材料化學(xué)分析方法標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)

我國(guó)于2017年9月7日發(fā)布GB/T16555《含碳、碳化硅、氮化物耐火材料化學(xué)分析方法》[13]。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于2008年8月1日發(fā)布了ISO21068-2《含碳化硅的原材料和耐火制品的化學(xué)分析第2部分：燒失量、總碳、游離碳和碳化硅、總二氧化硅和游離二氧化硅及總硅和游離硅的測(cè)定》。歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)分別于2007年4月30日和5月31日發(fā)布了EN12698-1《氮化物結(jié)合碳化硅耐火材料的化學(xué)分析第1部分：化學(xué)法》和EN12698-2《氮化物結(jié)合碳化硅耐火材料的化學(xué)分析第2部分：X射線衍射（XRD）法》。上述標(biāo)準(zhǔn)的分析方法比對(duì)見表20。

3.2.4碳化硅晶片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)

有關(guān)碳化硅晶片產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，目前我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有GB/T30656《碳化硅單晶拋光片》，碳化硅晶片檢測(cè)方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T32278《碳化硅單晶片平整度測(cè)試方法》、GB/T30866《碳化硅單晶片直徑測(cè)試方法》、GB/T37254《高純碳化硅微量元素的測(cè)定》、GB/T30867《碳化硅晶片厚度和總厚度變化測(cè)試方法》、GB/T30868《碳化硅晶片微管密度的測(cè)定》。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有SJ/T11499《碳化硅單晶電學(xué)性能的測(cè)試方法》、SJ/T11500《碳化硅單晶晶向的測(cè)試方法》、SJ/T11501《碳化硅單晶晶型的測(cè)試方法》、SJ/T11502《碳化硅單晶拋光片規(guī)范》、SJ/T11503《碳化硅單晶拋光片表面粗糙度的測(cè)試方法》、SJ/T11504《碳化硅單晶拋光片表面質(zhì)量的測(cè)試方法》、SJ20858《碳化硅單晶材料電學(xué)參數(shù)測(cè)試方法》。國(guó)外無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

有關(guān)缺陷測(cè)試方法，國(guó)內(nèi)有一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和一個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，即SJ21493《碳化硅外延片表面缺陷測(cè)試方法》、T/IAWBS002《碳化硅外延片表面缺陷測(cè)試方法》。國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)有：IEC63068-2《半導(dǎo)體器件動(dòng)力器件用碳化硅同質(zhì)外延晶片缺陷的無損識(shí)別準(zhǔn)則第2部分：光學(xué)檢查法識(shí)別缺陷的試驗(yàn)方法》；IEC63068-3《半導(dǎo)體器件動(dòng)力器件用碳化硅同質(zhì)外延晶片缺陷的無損識(shí)別準(zhǔn)則第3部分：使用光致發(fā)光缺陷的測(cè)試方法》。JEITAEDR-4712/200《SiC晶片晶體缺陷的無損檢測(cè)方法第2部分：利用光學(xué)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)SiC外延層缺陷的方法》；JEITAEDR-4712/300《SiC晶片晶體缺陷的無損檢測(cè)方法第3部分：利用光致發(fā)光法檢查SiC外延層缺陷的方法》。

3.3比對(duì)結(jié)論

從上述標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)比對(duì)結(jié)果可以看出：（1）國(guó)外有關(guān)碳化硅標(biāo)準(zhǔn)，例如：GOST26327、SR5064和JISR6111，都制定了碳化硅產(chǎn)品的理化性能標(biāo)準(zhǔn)，其指標(biāo)要求比中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)寬松。但在對(duì)外技術(shù)交流和貿(mào)易合作過程中，我們發(fā)現(xiàn)發(fā)達(dá)國(guó)家碳化硅生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其所在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[7]。有些項(xiàng)目在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部分企業(yè)實(shí)際質(zhì)量控制中未列入檢測(cè)控制項(xiàng)目，如：振實(shí)密度、比表面積、清潔度、韌性、電導(dǎo)率等；（2）針對(duì)碳化硅粒度砂與微粉產(chǎn)品，發(fā)達(dá)國(guó)家根據(jù)其用途不用，按照對(duì)口專用、精密化、綜合利用原則，分成了多種牌號(hào)專用產(chǎn)品，專用產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求也不同，使生產(chǎn)者和使用者找到了最佳結(jié)合點(diǎn)，產(chǎn)品產(chǎn)生了最大效益；（3）從碳化硅磨料的化學(xué)分析方法標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)和含碳化硅耐火材料化學(xué)分析方法標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)結(jié)果看，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的比對(duì)項(xiàng)目相較于美國(guó)、歐盟及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)而言較為完整，但也有個(gè)別項(xiàng)目沒有涉及，例如：碳化硅磨料的碳化硅、表面硅酸以及全硅等；（4）從碳化硅晶片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)結(jié)果看，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)碳化硅單晶拋光片以及晶片檢測(cè)方面制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)沒有涉及。針對(duì)碳化硅外延片表面缺陷的測(cè)試環(huán)境，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相較于歐盟以及日本標(biāo)準(zhǔn)要求更高。

4對(duì)策建議分析

4.1國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，中國(guó)電科（山西）碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地作為全國(guó)最大的碳化硅材料供應(yīng)基地，其產(chǎn)品主要面向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)碳化硅材料供應(yīng)基地全面掌握了高純碳化硅粉料制備工藝、4英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底的制備工藝，形成了從碳化硅粉料制備、晶體生長(zhǎng)、晶片加工、外延驗(yàn)證等整套碳化硅材料研制線，在國(guó)內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)了高純度碳化硅單晶的商業(yè)化量產(chǎn)，高純碳化硅粉料純度和晶體良品率居于國(guó)際先進(jìn)水平，徹底解決了國(guó)外對(duì)我國(guó)碳化硅封鎖的局面，實(shí)現(xiàn)了完全自主供應(yīng)。此外，中國(guó)電科（山西）碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地目前雖無已批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，但在2021年6月公司申請(qǐng)3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充了國(guó)標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在某些方面的缺失，在測(cè)試方法及參數(shù)要求方面嚴(yán)于國(guó)標(biāo)及行標(biāo)。

4.2國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不足

目前我國(guó)已成為碳化硅的生產(chǎn)大國(guó)，但還不是碳化硅產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)。從產(chǎn)品來看，國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)品主要集中在中低端市場(chǎng)，真正用于高精尖科技，比如：高級(jí)研磨粉、精密電子元件等方面的碳化硅產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術(shù)還被國(guó)外壟斷；在碳化硅深加工產(chǎn)品上，對(duì)粒度砂和微粉產(chǎn)品的質(zhì)量管理不夠精細(xì)，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性不夠，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)含量低，與美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)先進(jìn)水平相比還有較大差距，國(guó)內(nèi)高端技術(shù)產(chǎn)品缺乏；此外，西方發(fā)達(dá)國(guó)家從事該產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)時(shí)間早經(jīng)驗(yàn)豐富，產(chǎn)品指標(biāo)領(lǐng)先我國(guó)，且產(chǎn)品驗(yàn)證周期長(zhǎng)、產(chǎn)品技術(shù)壁壘難以打破，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品難以進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)；最后，碳化硅屬于發(fā)展中產(chǎn)品，有較大的市場(chǎng)需求，但其工藝不成熟，標(biāo)準(zhǔn)也處于低發(fā)展?fàn)顟B(tài)，例如：沒有統(tǒng)一的包裝標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不完善等。

4.3提升我國(guó)碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策建議

針對(duì)我國(guó)碳化硅產(chǎn)品發(fā)展存在的不足，提出了下述建議和對(duì)策。

（1）制定培育和扶持碳化硅產(chǎn)品的政策和實(shí)施細(xì)則

建議從頂層設(shè)計(jì)的角度，建立系統(tǒng)的碳化硅產(chǎn)品培育政策和實(shí)施細(xì)則，扶持有關(guān)企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)，從政府層面給予扶持和獎(jiǎng)勵(lì)。積極幫助企業(yè)尋求出口市場(chǎng)，并以加大國(guó)內(nèi)銷售帶動(dòng)產(chǎn)品出口。在碳化硅方面，作為第三代半導(dǎo)體的新型材料，希望政府能予以資金扶持推進(jìn)研發(fā)，牽引推動(dòng)應(yīng)用端國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)與碳化硅產(chǎn)品生產(chǎn)商進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)試驗(yàn)，對(duì)比碳化硅進(jìn)口產(chǎn)品使用效果，對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品提出持續(xù)改進(jìn)意見，加快國(guó)產(chǎn)化替代步伐。

（2）修訂完善碳化硅產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系

通過標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系不夠完善。碳化硅作為《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中集成電路領(lǐng)域的重點(diǎn)產(chǎn)品，可以結(jié)合當(dāng)前碳化硅技術(shù)發(fā)展和未來趨勢(shì)合理進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的制修訂，例如：碳化硅產(chǎn)品的包裝和運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)等。此外，中國(guó)電科（山西）碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地作為全國(guó)最大的碳化硅材料供應(yīng)基地，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)較為缺乏，建議先從制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)開始，逐步建立并規(guī)范現(xiàn)有的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系。

（3）借助科技力量，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新

建議科研院所和企業(yè)一起協(xié)作，廣泛收集國(guó)內(nèi)外碳化硅產(chǎn)品的政策、法規(guī)，生產(chǎn)和市場(chǎng)等相關(guān)信息。例如：可圍繞“安全”和“智慧”兩大熱點(diǎn)，聚焦電子裝備智能制造、三代半導(dǎo)體、光伏新能源、網(wǎng)絡(luò)信息安全和綜合治理安全等領(lǐng)域，通過技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用示范項(xiàng)目推廣，助力經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。