2022年以來，受全球消費(fèi)電子市場整體放緩以及新冠疫情反復(fù)的影響，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了持續(xù)良久的高景氣后開啟了去庫存周期。

值得一提的是，雖然半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入下行周期，但仍有部分細(xì)分領(lǐng)域處于高速發(fā)展的狀態(tài)，而碳化硅就是其中的典型代表，當(dāng)前高端碳化硅器件國產(chǎn)化率非常低，且仍處于供不應(yīng)求階段，整體產(chǎn)業(yè)鏈都處于進(jìn)入快速放量和持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)的階段，市場正處于爆發(fā)期，前景非常明朗。

設(shè)備端受掣肘

由于碳化硅具有寬禁帶寬度、高擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高電子飽和速率及更高的抗輻射能力等優(yōu)點，是高溫、高壓、大功率應(yīng)用場合下極為理想的半導(dǎo)體材料，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏、儲能、電網(wǎng)、5G基站、軌道交通、數(shù)據(jù)中心、白電、消費(fèi)電子等市場。

據(jù)Yole預(yù)測，2025年全球碳化硅功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到25.62億美元，2019-2025年均復(fù)合增長率超過30%。作為一個巨大的增量市場，國內(nèi)外功率半導(dǎo)體廠商都能從中看到機(jī)會，紛紛向碳化硅領(lǐng)域發(fā)力，政策、資本也都聚焦于此。

業(yè)內(nèi)人士指出，碳化硅賽道非?；馃?，目前來看，僅國內(nèi)公布的碳化硅項目就不止100個，市場上看到已進(jìn)入和打算進(jìn)入的企業(yè)還有很多。

集微網(wǎng)了解到，相對于硅產(chǎn)業(yè)而言，碳化硅作為一個新材料，其發(fā)展時間較短，國內(nèi)在碳化硅領(lǐng)域與國際領(lǐng)先水平的差距并沒有那么大。同時，碳化硅器件為功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，屬于成熟制程范疇，芯片制造一般只需要350nm的工藝制程，國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)都能從中看到超越國際巨頭的新機(jī)遇。

以碳化硅襯底為例，目前全球碳化硅器件供給不足的主要癥結(jié)就是襯底的交付產(chǎn)能不足，究其原因在于襯底良率較低，不超過70%，只能通過擴(kuò)大產(chǎn)能來彌補(bǔ)良率方面的不足。

在此情況下，包括CREE、II-VI、ST、SiCrystal、昭和電工以及天科合達(dá)、天岳先進(jìn)、三安光電、世紀(jì)金光、晶盛機(jī)電、東尼電子、河北同光、山西爍科、浙江晶越、露笑科技等數(shù)十家碳化硅襯底廠商紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)。

事實上，除良率不足外，國內(nèi)碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)還受到國外部分發(fā)達(dá)國家的技術(shù)封鎖、設(shè)備禁運(yùn)，以及生產(chǎn)耗材供應(yīng)稀缺、工藝不成熟等問題掣肘，導(dǎo)致國內(nèi)廠商生產(chǎn)成本居高不下，產(chǎn)能供給有限，且技術(shù)能力也落后于國際先進(jìn)水平。

另一名業(yè)內(nèi)人士也表示，國內(nèi)在材料生長、切磨拋裝備和表征設(shè)備等方面都需要依賴進(jìn)口，部分設(shè)備型號及更新速度嚴(yán)重受限于其他國家的政策。

長晶爐基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代

事實上，碳化硅襯底制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于長晶工藝，由于碳化硅需要在高溫（>2,200℃）、真空環(huán)境中生長，對溫場穩(wěn)定性的要求高，生長速度非常緩慢，且無法觀察晶體的生長狀況，容易產(chǎn)生異質(zhì)晶型，難以把控良率。因此，只有長晶工藝和設(shè)備緊密結(jié)合，研發(fā)、生產(chǎn)效率才能達(dá)到最佳。

因此，包括CREE、II-VI、SiCrystal等國際碳化硅領(lǐng)先企業(yè)都是以自研設(shè)備為主，國內(nèi)方面，天科合達(dá)、河北同光、山西爍科等老牌碳化硅襯底廠商也是采用自研設(shè)備的路線，露笑科技、晶盛機(jī)電和上機(jī)數(shù)控均是從自研碳化硅長晶爐設(shè)備開展碳化硅襯底業(yè)務(wù)。

環(huán)球晶董事長徐秀蘭也在6月21日舉辦的股東會上表示，環(huán)球晶決定新增制造設(shè)備項目，規(guī)劃自行設(shè)計生產(chǎn)碳化硅長晶爐設(shè)備，以強(qiáng)化產(chǎn)品的可控因素。

徐秀蘭還指出，碳化硅長晶爐設(shè)備預(yù)計需2年時間開發(fā)。不過，為搶抓入場時機(jī)，并不是所有碳化硅襯底廠商都采用自研設(shè)備。

隨著越來越多碳化硅襯底項目開出，包括北方華創(chuàng)、晶升裝備、連城數(shù)控、恒普科技等設(shè)備廠商都從中看到了機(jī)會，并陸續(xù)推出國產(chǎn)碳化硅長晶爐設(shè)備。北方華創(chuàng)曾在2021年度業(yè)績說明會上表示，碳化硅長晶設(shè)備訂單飽滿，預(yù)計今年出貨將超500臺。

天岳先進(jìn)也在投資者互動問答中表示，公司目前長晶爐已基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代，其中熱場設(shè)計、控制軟件以及組裝調(diào)試工作均由公司自行完成。

國產(chǎn)廠商齊發(fā)力切磨拋設(shè)備

除碳化硅長晶爐設(shè)備外，被日本高鳥占據(jù)80%以上份額的碳化硅切磨拋設(shè)備，成為了上機(jī)數(shù)控、宇晶股份、大族激光、高測股份等廠商向上突圍的共同選擇。

今年11月，上機(jī)數(shù)控在官微表示，公司在碳化硅切割領(lǐng)域取得了較大突破，自行研發(fā)的碳化硅切片設(shè)備獲得成功，開辟了“碳化硅設(shè)備國產(chǎn)替代進(jìn)口”的先河。截至目前訂單量已接近150臺，在國產(chǎn)碳化硅切片機(jī)市場占有率超90%。

同時，上機(jī)數(shù)控還指出，今年5月，碳化硅邊緣倒角機(jī)研制成功，目前已發(fā)往客戶試用。

10月底，高測股份也表示，自2022年6月累計至今，公司碳化硅金剛線切片機(jī)已簽訂銷售訂單12臺，基本覆蓋行業(yè)新增金剛線切片產(chǎn)能需求。

大族激光在近期指出，公司應(yīng)用于第三代半導(dǎo)體的SiC晶錠激光切片機(jī)、SiC超薄晶圓激光切片機(jī)正在客戶處做量產(chǎn)驗證。

11月，宇晶股份在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時稱，目前公司已實現(xiàn)碳化硅材料的切、磨、拋加工設(shè)備的全覆蓋，因碳化硅材料的硬度高，公司線切割機(jī)采用砂漿線的方式切割碳化硅，已實現(xiàn)小批量銷售，還有部分碳化硅切、磨、拋加工設(shè)備在多家客戶處進(jìn)行驗證，碳化硅設(shè)備的驗證期較長，驗證通過后，預(yù)計將會形成訂單需求。

環(huán)宇數(shù)控9月在互動平臺上表示，公司作為數(shù)控磨削設(shè)備的專業(yè)提供商，有可用于以碳化硅為代表的半導(dǎo)體材料加工的磨削和研磨拋光設(shè)備，主要應(yīng)用在半導(dǎo)體材料的磨削和拋光等工序。

深科達(dá)也表示，公司正在研發(fā)的芯片劃片機(jī)可以應(yīng)用于碳化硅。

在研磨工藝后的清洗環(huán)節(jié)，國內(nèi)半導(dǎo)體清洗設(shè)備龍頭盛美上海7月份推出了新型化學(xué)機(jī)械研磨后（Post-CMP）清洗設(shè)備，該設(shè)備用于制造高質(zhì)量襯底化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）工藝之后的清洗，6英寸和8英寸的配置適用于碳化硅（SiC）襯底制造，8英寸和12英寸配置適用于硅片制造。

各環(huán)節(jié)設(shè)備加速突圍

除碳化硅襯底外，在外延、芯片制造、封裝、測試等環(huán)節(jié)，碳化硅設(shè)備均涉及高溫、高能量等特殊工藝，國內(nèi)供給存在空白，但進(jìn)口設(shè)備交期通常在一年以上，甚至兩年，嚴(yán)重制約了國內(nèi)產(chǎn)線的發(fā)展。

在此情況下，國內(nèi)設(shè)備廠商也紛紛推出碳化硅設(shè)備產(chǎn)品，部分領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)具備整線裝備解決方案能力。一名國產(chǎn)設(shè)備廠商人員表示，相對于硅基設(shè)備而言，碳化硅產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，市場需求非常旺盛，且相關(guān)設(shè)備并沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，因此，公司可以配合客戶展開研發(fā)，推出更具創(chuàng)新性的產(chǎn)品，而不僅僅是國產(chǎn)替代。

在外延設(shè)備方面，晶盛機(jī)電表示，公司生產(chǎn)的SiC碳化硅外延設(shè)備為公司獨立研發(fā)設(shè)計和生產(chǎn)制造，核心技術(shù)均擁有獨立的知識產(chǎn)權(quán)，目前已實現(xiàn)批量銷售。

季華實驗室也在4月表示，由季華實驗室大功率半導(dǎo)體研究團(tuán)隊自主研發(fā)的6英寸SiC高溫外延裝備，取得突破性進(jìn)展。該設(shè)備核心部件全部采用國產(chǎn)，整機(jī)國產(chǎn)化率超過85%。

今年9月，北方華創(chuàng)在行業(yè)會議上表示，公司具有10余年外延設(shè)備研發(fā)的技術(shù)積累，目前4/6吋SiC外延設(shè)備已簽訂單超百臺，批量機(jī)臺已在各大主流外延廠實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。

除長晶爐和外延設(shè)備外，北方華創(chuàng)還可以提供刻蝕、高溫退火、氧化、PVD、清洗機(jī)等碳化硅設(shè)備。

與北方華創(chuàng)一樣，中電科48所也在打造整線產(chǎn)品，其今年7月舉辦的行業(yè)會議上表示，公司在國內(nèi)率先開發(fā)出碳化硅器件制造關(guān)鍵裝備，形成成套態(tài)勢。中電科48所陸續(xù)開發(fā)出碳化硅外延設(shè)備、高溫高能離子注入機(jī)、高溫激活爐、高溫氧化爐，并持續(xù)研發(fā)第二代、第三代機(jī)型，截至目前，其碳化硅設(shè)備已在生產(chǎn)線應(yīng)用/簽訂合同百余臺套。

在封測設(shè)備方面，快克股份在11月舉辦的2022張江汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會上表示，公司看好SiC未來市場，并積極投入研發(fā)應(yīng)用于SiC器件封裝的銀燒結(jié)設(shè)備。目前公司自主研發(fā)的銀燒結(jié)設(shè)備已經(jīng)在部分客戶端實現(xiàn)打樣驗證。同時，公司投建的“第三代半導(dǎo)體功率芯片微納金屬燒結(jié)工藝及設(shè)備研發(fā)項目”已被江蘇省工信廳認(rèn)定為關(guān)鍵核心技術(shù)（裝備）攻關(guān)項目。

作為國內(nèi)半導(dǎo)體測試設(shè)備龍頭，華峰測控表示，公司近幾年切入了第三代化合物測試領(lǐng)域、功率模塊測試以及SoC類集成電路測試領(lǐng)域，目前公司在氮化鎵測試領(lǐng)域已經(jīng)走在了全球前列，在大功率IGBT和碳化硅測試領(lǐng)域也開始逐漸放量。

聯(lián)動科技也表示，公司產(chǎn)品已規(guī)模運(yùn)用于第三代半導(dǎo)體，如GaN、SiC（碳化硅）產(chǎn)品領(lǐng)域。

綜上所述，目前國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了從裝備、材料、器件到應(yīng)用的全生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，正處于快速擴(kuò)張階段，需要建立安全可靠的國產(chǎn)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈?？梢灶A(yù)見的是，隨著國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)的崛起，勢必將給上述國內(nèi)設(shè)備廠商帶來巨大的發(fā)展機(jī)遇。

來源：集微網(wǎng)