鋁基碳化硅復(fù)合材料的創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展趨勢
在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的時(shí)代，復(fù)合材料的出現(xiàn)為眾多領(lǐng)域帶來了革命性的變革。其中，鋁基碳化硅復(fù)合材料AlSiC（SICP/Al或Al/SiC、SiC/Al）以其優(yōu)異的性能和應(yīng)用廣泛性，成為了科技領(lǐng)域的新星。
鋁基碳化硅復(fù)合材料的出現(xiàn)，完美結(jié)合了鋁合金與碳化硅的優(yōu)點(diǎn)。通過精心的設(shè)計(jì)，將SiC顆粒以特定的形式、比例和分布狀態(tài)融入鋁合金基體，構(gòu)成了一個(gè)多組相、具有明顯界面的復(fù)合材料體系。
這種復(fù)合材料的制備工藝多種多樣，包括粉末冶金法、壓力浸滲工藝、反應(yīng)自生成法等。原位生成法、機(jī)械攪拌法等方法更是為鋁基碳化硅復(fù)合材料的生產(chǎn)提供了多樣化的選擇。
那么，鋁基碳化硅復(fù)合材料究竟為何能夠在眾多材料中脫穎而出呢？答案就在于其優(yōu)異的性能。這種材料具有高導(dǎo)熱性，這意味著它能夠迅速地將熱量傳導(dǎo)出去，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，它的熱膨脹系數(shù)與芯片相匹配，這大大降低了因熱脹冷縮引起的設(shè)備故障。此外，它還具有密度小、重量輕、高硬度和高抗彎強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，這使得它在眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
鋁基碳化硅復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用尤為突出。由于其高強(qiáng)度、高耐磨性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，它成為了飛機(jī)、直升機(jī)等航空器的理想材料。美國的DWA公司和英國的AMC公司已經(jīng)將這種材料批量應(yīng)用于EC-120和EC-135直升機(jī)的旋翼系統(tǒng)，大大提高了構(gòu)件的剛度和使用壽命。
此外，鋁基碳化硅復(fù)合材料在電子元器件封裝領(lǐng)域也有著不可或缺的地位。將鋁與高體積分?jǐn)?shù)的碳化硅復(fù)合，可以得到低密度、高導(dǎo)熱率和低膨脹系數(shù)的封裝材料。這種材料有效地解決了電子電路的熱失效問題，為電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對半導(dǎo)體器件的需求日益增長，同時(shí)也催生了市場對半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國家鼓勵(lì)半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模逐年增長，從2017年的76億美元增長至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來自中國大陸，占比超過40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時(shí)代的來臨，汽車電動(dòng)化進(jìn)程拉動(dòng)IGBT規(guī)模增長。得益于對清潔能源高速增長的需求，IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長，IGBT市場在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長率（CAGR）增長，預(yù)計(jì)2026年市場規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場規(guī)模的重要增量，2020年市場規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長率為23%，預(yù)計(jì)2026年新能源車用IGBT市場規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，中國大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速與全面布局，正逐步驅(qū)使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從韓國、中國臺灣向中國大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體市場增長將持續(xù)帶動(dòng)半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
