大規(guī)模產(chǎn)能擴(kuò)張將推動(dòng)整個(gè)?WFE（晶圓廠設(shè)備）SiC制造設(shè)備市場(chǎng)于2026年達(dá)到50億美元的峰值
數(shù)十億美元的功率SiC市場(chǎng)正在吸引包括器件、外延片和晶圓在內(nèi)的各個(gè)層面的重大投資和產(chǎn)能擴(kuò)張。設(shè)備制造商正在各個(gè)地區(qū)建設(shè)設(shè)施。
“截至?2024?年，生產(chǎn)?SiC?晶圓的主要方法是?PVT（物理蒸汽傳輸），市場(chǎng)規(guī)模超過?20?億美元，”Yole?的?Taha?Ayari?說，“對(duì)晶圓生產(chǎn)至關(guān)重要的?SiC?粉末市場(chǎng)預(yù)計(jì)到?2029?年將超過?3600?萬美元。PVT工具和粉末市場(chǎng)主要由參與者控制，以確保內(nèi)部質(zhì)量。
預(yù)計(jì)從?2024?年到?2029?年，外延設(shè)備市場(chǎng)將產(chǎn)生?43?億美元的累計(jì)收入，而同期?SiC?離子注入機(jī)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將產(chǎn)生?49?億美元的收入。擴(kuò)散爐和熱氧化機(jī)械等設(shè)備預(yù)計(jì)將在未來五年內(nèi)產(chǎn)生?14?億美元的收入。M&I（計(jì)量和檢測(cè)）工具對(duì)于檢測(cè)碳化硅晶圓/外延片和器件加工過程中的缺陷至關(guān)重要，預(yù)計(jì)從?2024?年到?2029?年的累計(jì)收入將達(dá)到?57?億美元。有助于擴(kuò)大?SiC?市場(chǎng)的其他工具包括老化測(cè)試、圖案化、晶圓鍵合、薄化和?CMP?工具。
工具制造商產(chǎn)能過剩但同時(shí)跟上SIC發(fā)展的步伐
鑒于SiC器件收入預(yù)測(cè)的不斷增長(zhǎng)，市場(chǎng)參與者已經(jīng)提前投資了大量資金。2023年，全球功率SiC業(yè)務(wù)的資本支出是SiC器件市場(chǎng)的兩倍。預(yù)計(jì)資本支出將在2026年達(dá)到峰值，屆時(shí)將有多家公司完成正在進(jìn)行的產(chǎn)能建設(shè)。
器件、外延片和晶圓級(jí)的投資和擴(kuò)張正在推動(dòng)價(jià)值數(shù)十億美元的SiC功率市場(chǎng)的增長(zhǎng)。而中國(guó)是功率SiC最活躍的國(guó)家之一。2023年，超過1/3的SiC晶圓和外延片市場(chǎng)被中國(guó)企業(yè)占領(lǐng)。這與中國(guó)的設(shè)備能力相符：截至2024年，多家中國(guó)PVT和HTCVD廠商活躍。隨著價(jià)值鏈向設(shè)備的轉(zhuǎn)移，中國(guó)的設(shè)備供應(yīng)尚未自給自足。因此，中國(guó)設(shè)備廠商要想獲得市場(chǎng)份額仍需要時(shí)間。?
從6英寸到8英寸的過渡也是功率SiC投資的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。?截至2024年，6英寸是領(lǐng)先廠商的主流SiC晶圓，由于基于6英寸的產(chǎn)能大幅擴(kuò)張，預(yù)計(jì)這種情況在我們的預(yù)測(cè)期內(nèi)將持續(xù)到2029年。Wolfspeed?是唯一在?8?英寸平臺(tái)上部分制作的播放器。鑒于8英寸的研發(fā)，多家IDM和SiC晶圓廠商已經(jīng)展示了8英寸樣品。預(yù)計(jì)將于?2025?年開始首批出貨。由于截至?2024?年開放?SiC?晶圓市場(chǎng)缺乏批量出貨，因此?8?英寸?SiC?平臺(tái)被認(rèn)為具有戰(zhàn)略性，在未來五年內(nèi)主要是自有的。根據(jù)行業(yè)反饋，沒有強(qiáng)調(diào)有關(guān)?8?英寸過渡的制造工具的擔(dān)憂。安裝的工具已經(jīng)兼容?8?英寸。
對(duì)于工具制造商，每一步都會(huì)有所不同。例如，SiC?離子注入機(jī)和退火工具供應(yīng)商市場(chǎng)與已確定的領(lǐng)先參與者更加整合，而蝕刻工具供應(yīng)商格局仍在不斷發(fā)展，因?yàn)樵S多參與者試圖占領(lǐng)更高的市場(chǎng)份額。
SiC材料的固有特性要求特定的工具和設(shè)備加工
與Si相比，WBG?SiC材料為高壓、高頻功率器件提供了優(yōu)越的性能，即帶隙寬3倍、電子漂移速度高2倍、介電擊穿高5-6倍。由于可以使用硅半導(dǎo)體設(shè)備和消耗品進(jìn)行加工，因此可以生產(chǎn)功率?SiC?器件類型（SBD、平面和溝槽?MOSFET）。然而，不同的材料特性需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整/重新設(shè)計(jì)。
對(duì)于WFE器件制造，關(guān)鍵參數(shù)是高溫要求和強(qiáng)Si-C鍵，它們定義了每個(gè)步驟的各種工藝窗口。碳化硅外延工具需要高溫，這具有挑戰(zhàn)性且成本高昂。高通量和高運(yùn)行重復(fù)性是必須的。水平式?HTCVD?擁有多個(gè)供應(yīng)商、更容易維護(hù)且產(chǎn)量高，因此比垂直式更受青睞。在室溫?(RT)?下，SiC?的離子注入會(huì)導(dǎo)致材料的高密度缺陷和非晶化。因此，SiC的離子注入通常在高溫下進(jìn)行（熱注入，例如在400-1000℃的范圍內(nèi)），以動(dòng)態(tài)消除離子產(chǎn)生的缺陷。同樣，所有退火和熱氧化步驟都在高溫?(>1200?C)?下進(jìn)行。一般來說，高溫要求要求特定的工具設(shè)計(jì)，例如工藝室的幾何形狀、材料和加熱器類型，以保證良好的均勻性和產(chǎn)量。
到?2024?年，大部分已安裝晶圓產(chǎn)能將用于平面?SiC?器件生產(chǎn)（55%），其次是?SBD（28%）和溝槽?SiC?MOSFET（17%）。展望2029年，我們預(yù)計(jì)SiC溝槽MOSFET份額將增至31%。
