中國粉體網訊  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，結果卻意外在一次實驗的熔爐反應物中發現一種硬度只比鉆石小一點，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。他將得到的藍色晶體誤認為是一種由碳和鋁構成的類似剛玉的物質，故取名金剛砂。隨后，他利用碳和沙子的混合物生產出更多的碳化硅。這種“Acheson”工藝經過略微改進后，至今仍在用于碳化硅磨料的生產。

1893年，諾貝爾獎獲得者-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發現了天然碳化硅。1905年，為了表示對他的敬意，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分不出。合成莫桑石在其誕生之初就被認為與鉆石極其相像，但直到20世紀90年代合成碳化硅技術的發展，莫桑石才正式進入消費者視野。當時美國北卡羅萊州的Cree公司成功生產出彩色和近無色，大顆粒的寶石級碳化硅晶體，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，并主要作為鉆石的仿制品。

近些年來，隨著鉆石市場價位的不斷升髙，合成莫桑石市場也開始不斷發展壯大，而價格不斷走低。2016年合成莫桑石價格居于高位，裸石價格達到每克拉近萬元，因為購買方式以海外回購居多。但是隨著市場需求的不斷擴大，經銷商的不斷増多，銷售方式也不再是單一的海外回購，而是有更多的經銷商開始參與代理。因此2017年與2018年合成莫桑石裸石價格開始降到每克拉7800和6500元左右。并且隨著專利權的開放，國內也開始出現了自我生產銷售，在2019年的時候合成莫桑石的裸石價格更是下跌到了每克拉3500-4000元左右。按近幾年的價格趨勢來看，合成莫桑石的裸石價格可能還會持續走低。

雖然市場的需求量隨著價格的下降形成了較大的增長，但行業內各個環節的利潤率和利潤都被嚴重擠壓，造成了行業滿盤皆輸的局面，而在消費者心中莫桑石也被貼上了“廉價假貨”的標簽。

莫桑石的路越走越窄，究其根本是因為沒有塑造出消費者認可的價值，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的主驅逆變器里，使用基于碳化硅材料的碳化硅MOSFET，以替代傳統的硅基IGBT。作為第一款真正走量的電動汽車，Model 3動力總成將IGBT模塊全部換成碳化硅模塊，同等功率等級下，碳化硅模塊尺寸更小，開關損耗可降低75%，系統效率可以提高5％左右。

緊接著，比亞迪、小鵬、吉利紛紛效仿，在新款電車里換上了碳化硅芯片。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”的標簽。

各大碳化硅廠商見識到了碳化硅在新能源汽車領域的實力之后，紛紛加入研發行列。從設備到襯底片、外延片、器件，碳化硅細分產業都在快速發展。為搶占發展先機，行業內頭部公司紛紛擴產“圈地”。另外要提一下，目前很多打著“碳化硅”名號混的風生水起的企業，在特斯拉用上碳化硅之前，一直是廉價珠寶的供應商。馬斯克的一句話，就讓一些企業從義烏小商品城最愛的莫桑鉆供應商轉變成為高精尖的第三代半導體企業。比如2022年，碳化硅第一股天岳先進登陸科創板，而直到2020年，天岳先進的前五大客戶里有三家都是珠寶公司。目前國內碳化硅襯底產量最高的天科合達，在2020年準備上市時，公布的大客戶名單里也有兩家珠寶公司長期占據前五，其中一家還曾在2017年成為天科合達最大的客戶。

除了新能源汽車，風光儲對碳化硅的需求也在穩定增長。光伏逆變器已經開始大規模使用碳化硅器件，碳化硅的耐高壓優勢使得其在風能、儲能領域具有廣闊應用前景。此外，能源互聯網、建筑能源、工業傳動、消費類等領域，應用市場時刻迎接爆發。

那么，都是誰在做碳化硅？

中國。襯底方面有天岳先進、晶盛機電、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、天域半導體、百識電子、嘉晶電子、希科半導體、鳳凰光學等；器件及模塊方面有三安光電、世紀金光、比亞迪半導體、中電科13所、中電科55所、基本半導體、士蘭微、華潤微、揚杰科技、時代電氣、長飛先進、斯達半導、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的應用前景》，中國電子科技集團公司第二研究所

2、孫竹琳，《合成碳硅石的寶石學特征及覆膜實驗初探》，中國地質大學（北京）

3、郭升等，《培育鉆石：以品牌構建價值體系的重要性》，凱麗希培育鉆石

4、張櫻子等，《淺談合成碳硅石及市場發展近況》，國家珠寶玉石質量監督檢驗中心上海實驗室

5、粉體大數據研究

（中國粉體網編輯整理/長安）

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