SiC需求大增，2026年前端制造设备市场将达50亿美元

2024年05月06日

5月6日消息，据市场研究机构 Yole Developpement 发布的最新报告显示，到2029年，SiC器件市场预计将超过100亿美元，CAGR 2023-2029年为25%。由于大规模产能扩张，预计到 2026 年，整个 WFE（晶圆厂设备）SiC制造设备市场将达到50亿美元的峰值。

SiC 材料的固有特性需要特定的工具和工艺。鉴于碳化硅器件收入预测不断增长，厂商已经提前进行了大量投资。

从6英寸到8英寸的过渡也是功率SiC投资的关键驱动力。

截至2024年，6英寸是领先厂商的主流SiC晶圆，由于基于6英寸的产能大幅扩张，预计这种情况在我们的预测期内将持续到2029年。Wolfspeed 是唯一在 8 英寸平台上部分制作的播放器。鉴于8英寸的研发，多家IDM和SiC晶圆厂商已经展示了8英寸样品。预计将于 2025 年开始首批出货。由于截至 2024 年开放 SiC 晶圆市场缺乏批量出货，因此 8 英寸 SiC 平台被认为具有战略性，在未来五年内主要是自有的。根据行业反馈，没有强调有关 8 英寸过渡的制造工具的担忧。安装的工具已经兼容 8 英寸。

器件、外延片和晶圆级的投资和扩张正在推动价值数十亿美元的SiC功率市场的增长。

设备制造商正在各个地区建设设施。碳化硅晶圆生产虽然重要但有限，但已大幅扩张，尤其是在中国，从而引发了大量设备订单。2023年，超过1/3的SiC晶圆和外延片市场被中国企业占领。这与中国的设备能力相符：截至2024年，多家中国PVT和HTCVD厂商活跃。随着价值链向设备的转移，中国的设备供应尚未自给自足。因此，中国设备厂商要想获得市场份额仍需要时间。

Yole 的 Taha Ayari 表示：“截至 2024 年，生产 SiC 晶圆的主要方法是 PVT（物理气相传输），市场规模将超过 20 亿美元。对于晶圆生产至关重要的 SiC 粉末市场预计将超过美国到2029年将达到3600万美元。PVT 工具和粉末市场主要由确保内部质量的参与者垄断和控制。”

SiC 的独特性能需要专门的制造工具和生产线来处理功率 SiC 器件。

预计从 2024 年到 2029 年，外延设备市场将累计产生 43 亿美元的收入，而 SiC 离子注入机市场预计同期将产生 49 亿美元的收入。

扩散炉和热氧化机械等设备预计在未来五年内将产生 14 亿美元的收入。M?&I（计量与检测）工具对于检测 SiC 晶圆/外延晶圆和器件加工过程中的缺陷至关重要，预计2024年至2029年累计收入将达到 57 亿美元。

有助于扩大SiC市场的其他工具包括老化测试、图案化、晶圆键合、减薄和CMP工具。

至于工具制造商的情况，每一步都会有所不同。例如，SiC 离子注入机和退火工具供应商市场与已确定的领先参与者更加整合，而蚀刻工具供应商格局仍在不断发展，因为许多参与者试图占领更高的市场份额。

SiC材料的固有特性要求特定的工具和设备加工

与Si相比，WBG SiC材料为高压、高频功率器件提供了优越的性能，即带隙宽3倍、电子漂移速度高2倍、介电击穿高5-6倍。由于可以使用硅半导体设备和消耗品进行加工，因此可以生产功率 SiC 器件类型（SBD、平面和沟槽 MOSFET）。然而，不同的材料特性需要对设备进行调整/重新设计。

对于WFE器件制造，关键参数是高温要求和强Si-C键，它们定义了每个步骤的各种工艺窗口。碳化硅外延工具需要高温，这具有挑战性且成本高昂。高通量和高运行重复性是必须的。水平式 HTCVD 拥有多个供应商、更容易维护且产量高，因此比垂直式更受青睐。在室温 (RT) 下，SiC 的离子注入会导致材料的高密度缺陷和非晶化。因此，SiC的离子注入通常在高温下进行（热注入，例如在400-1000℃的范围内），以动态消除离子产生的缺陷。同样，所有退火和热氧化步骤都在高温 (>1200 C) 下进行。一般来说，高温要求要求特定的工具设计，例如工艺室的几何形状、材料和加热器类型，以保证良好的均匀性和产量。