然而，這個(gè)市場也面臨著技術(shù)更新、市場競爭加劇等方面的挑戰(zhàn)。盡管如此，多家廠商仍在積極投入研發(fā)，以期在這一前景廣闊的市場中占據(jù)有利地位。

市場規(guī)模與增長

根據(jù)Yole Developpement的預(yù)測，到2029年，功率SiC器件市場預(yù)計(jì)將超過100億美元，2023-2029年復(fù)合年增長率為25%。由于產(chǎn)能擴(kuò)張的推動，功率SiC晶圓前端設(shè)備市場將在2026年達(dá)到51億美元峰值，這一市場的迅猛增長吸引了包括器件、外延片和晶圓制造在內(nèi)的全方位重大投資和產(chǎn)能擴(kuò)張。全球各地的設(shè)備廠商正在積極進(jìn)行設(shè)施建設(shè)，以充足產(chǎn)能滿足不斷增長的需求。

該市場的增長主要由SiC材料的獨(dú)特性質(zhì)所驅(qū)動，這些性質(zhì)使得SiC在耐高溫、耐高壓和高頻應(yīng)用方面顯示出顯著優(yōu)勢。電動汽車需求是SiC市場快速擴(kuò)張的主要驅(qū)動力，在電源控制、電機(jī)驅(qū)動、車載空調(diào)等零部件中有廣泛應(yīng)用潛力。除了電動汽車，工業(yè)、能源、鐵路等應(yīng)用領(lǐng)域，特別是儲能，也在持續(xù)增長，進(jìn)一步推動了SiC晶圓前端設(shè)備市場的發(fā)展。

盡管存在技術(shù)更新?lián)Q代速度快、市場競爭加劇以及潛在的產(chǎn)能過剩等問題，意法半導(dǎo)體、英飛凌、Wolfspeed、羅姆、安森美等全球主要生產(chǎn)商仍在積極投資研發(fā)，以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)并鞏固市場地位，中國的設(shè)備廠商也在積極尋求市場份額。

SiC的特定材料屬性要求專用的晶圓制造設(shè)備（WFE）和生產(chǎn)線來處理功率SiC器件。因此，外延設(shè)備、離子注入機(jī)、擴(kuò)散爐和熱氧化機(jī)械等設(shè)備的市場需求也在持續(xù)增長，預(yù)計(jì)未來五年將累計(jì)產(chǎn)生14億美元。

在SiC材料特定工具和工藝方面，目前生產(chǎn)SiC晶圓的主要方法是PVT（物理氣相傳輸），市場規(guī)模預(yù)計(jì)將超過20億美元。外延設(shè)備市場預(yù)計(jì)將從2024年到2029年累計(jì)產(chǎn)生43億美元的收入，而SiC離子注入機(jī)市場預(yù)計(jì)將產(chǎn)生49億美元的收入。

此外，SiC晶圓和器件的加工過程需要精確的計(jì)量與檢驗(yàn)（M&I）來檢測表面和亞表面缺陷，這將進(jìn)一步推動相關(guān)設(shè)備市場的發(fā)展。2024-2029年期間，M&I市場的累計(jì)收入預(yù)計(jì)將達(dá)到57億美元。

作為晶圓的原材料，SiC粉末市場預(yù)計(jì)到2029年將增長至3600萬美元以上。值得注意的是，PVT工具和粉末市場目前主要由少數(shù)幾家廠商壟斷，這些廠商能夠在內(nèi)部控制產(chǎn)品質(zhì)量。

對不斷增長的SiC市場做出貢獻(xiàn)的其他工具包括老化測試、圖案化、晶圓鍵合機(jī)、減薄和CMP（化學(xué)機(jī)械拋光）工具。2024-2029年，整個(gè)SiC WFE制造工具市場預(yù)計(jì)將有5%的復(fù)合年增長率，到2029年將超過44億美元。

SiC晶圓加工設(shè)備收入預(yù)測（百萬美元）

SiC投資將再創(chuàng)新高

為了緊跟SiC技術(shù)的發(fā)展步伐，工具制造商唯有不斷創(chuàng)新和調(diào)整生產(chǎn)策略，積極投資以擴(kuò)大產(chǎn)能。鑒于SiC器件收入預(yù)測不斷增長，市場玩家一直在提前加大相關(guān)投資。2023年，全球功率SiC業(yè)務(wù)的資本支出是SiC器件市場的兩倍。資本支出預(yù)計(jì)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)。

Yole認(rèn)為，WFE的總收入遵循資本支出趨勢，每年將增長50-60%。該公司預(yù)計(jì)，資本支出（SiC單晶生長設(shè)備前端、后端、封裝、基礎(chǔ)設(shè)施）將在2026年達(dá)到創(chuàng)出新高，SiC器件收入將在2027年超過整體資本支出。

為了在快速增長的功率SiC業(yè)務(wù)中占據(jù)競爭優(yōu)勢，一些公司更喜歡棕地投資，即通過收購工廠來快速獲得生產(chǎn)要素。在過去的三年里，博世、Vishay和羅姆等公司宣布了幾項(xiàng)棕地投資。這些用于硅器件加工的大部分折舊設(shè)備，如圖案化和金屬化工具，可以重新用于SiC制造。其他工具，如離子注入機(jī)，需要購買并添加到生產(chǎn)線上。對新設(shè)備的需求主要取決于SiC晶圓的高溫工藝要求和M&I要求的透明度。

至于工具制造商的前景，每一步都會有所不同。例如，SiC離子注入機(jī)和退火工具供應(yīng)商市場將與公認(rèn)的領(lǐng)先玩家進(jìn)一步整合，而蝕刻工具供應(yīng)商的格局仍在演變，因?yàn)樵S多玩家試圖獲得更高的市場份額。

按制造步驟劃分的SiC器件晶圓前端工具制造商

SiC材料固有特性需要特定工具和器件加工

與Si相比，寬禁帶SiC材料為高壓、高頻功率器件提供了優(yōu)越的性能，如3倍寬的帶隙、2倍高的電子漂移速度和5倍高的介電擊穿強(qiáng)度。功率SiC器件類型（SBD、平面和溝槽MOSFET）的生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，而硅半導(dǎo)體設(shè)備和耗材可以用于加工。然而，不同的材料特性需要對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整或重新設(shè)計(jì)。

對于器件制造，關(guān)鍵參數(shù)是高溫要求和強(qiáng)Si-C之間的鍵合，這定義了每個(gè)步驟的各種工藝窗口。SiC外延工具需要高溫，這具有挑戰(zhàn)性且成本高昂。高吞吐量和高運(yùn)行間再現(xiàn)性要求也必須滿足。由于有多個(gè)供應(yīng)商、更容易維護(hù)和良好的生產(chǎn)能力，水平HTCVD比垂直HTCVD更受歡迎。

在室溫（RT）下，SiC的離子注入會導(dǎo)致高密度的缺陷和材料的非晶化。因此，SiC的離子注入通常在高溫下進(jìn)行（例如在400–1000℃的范圍內(nèi)的熱注入），以動態(tài)地消除離子產(chǎn)生的缺陷。類似地，所有的退火和熱氧化步驟都發(fā)生在高溫（＞1200℃）下。一般來說，高溫要求采用特定的工具設(shè)計(jì)，如工藝腔體幾何形狀、材料和加熱器類型，以確保良好的均勻性和良率。

2024年，大多數(shù)晶圓裝機(jī)容量都專門用于平面SiC器件生產(chǎn)（55%），其次是SBD（28%）和溝槽SiC MOSFET（17%）。展望2029年，預(yù)計(jì)溝槽SiC MOSFET的份額將增至31%。

功率SiC關(guān)鍵工藝挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)接踵而至

SiC晶圓制造一直被視為一個(gè)瓶頸，尤其是在中國，過去幾年里產(chǎn)能得到了大幅擴(kuò)張，從而推動了大量的設(shè)備訂單。這一動態(tài)變化對SiC制造工具市場產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

作為碳化硅發(fā)電最活躍的國家之一，中國玩家已經(jīng)占據(jù)了全球超過三分之一的SiC晶圓和外延片市場。截至2024年，中國已有多家公司提供PVT（物理氣相傳輸法）和HTCVD（高溫化學(xué)氣相沉積法）國產(chǎn)化替代解決方案。然而，在價(jià)值鏈向設(shè)備轉(zhuǎn)移的過程中，中國的設(shè)備供應(yīng)尚未實(shí)現(xiàn)自給自足，因此國內(nèi)設(shè)備制造商仍需要時(shí)間和技術(shù)積累才能在國際市場上獲得更大的市場份額。

截至2024年，6英寸SiC晶圓仍是領(lǐng)先企業(yè)的主流產(chǎn)品，基于6英寸的產(chǎn)能正在大幅擴(kuò)張，直到2029年情況都將如此。8英寸平臺的研發(fā)和生產(chǎn)也在逐步推進(jìn)。多個(gè)IDM和SiC晶圓制造商已經(jīng)展示了8英寸樣品，并預(yù)計(jì)將于2025年開始初步發(fā)貨交付。這一變化將對設(shè)備市場產(chǎn)生新的需求和挑戰(zhàn)。不過，到目前為止，Wolfspeed仍是唯一一家在8英寸平臺上生產(chǎn)部分產(chǎn)品的玩家。

由于到2024年，在開放的SiC晶圓市場上8英寸的出貨量不足，8英寸SiC平臺被認(rèn)為是戰(zhàn)略性的專屬平臺。根據(jù)反饋，行業(yè)沒有過度關(guān)注用于8英寸過渡的制造工具，因?yàn)橐寻惭b的工具已兼容8英寸。

總的來說，功率SiC晶圓前端設(shè)備市場正處于快速發(fā)展階段，但供應(yīng)鏈中的企業(yè)正在降低庫存水平，等待市場的復(fù)蘇，這也可能對市場造成一定影響。為了在這個(gè)市場中脫穎而出，設(shè)備制造商需要密切關(guān)注市場動態(tài)和技術(shù)趨勢，不斷創(chuàng)新和調(diào)整戰(zhàn)略，才能適應(yīng)不斷變化的市場需求。