咨询热线

400-007-6266

010-86223221

我国SiC外延炉行业分析:多腔&多片有效提高产能 晶盛等厂商引领国产替代

前言:SiC外延需要严格控制厚度均匀性、掺杂均匀性、缺陷率和生长速率,方法包括化学气相沉积CVD、液相外延LPE、分子束外延MBE等,其中CVD兼备成本适中+外延质量好+生长速度快的优势,应用最广,而水平式/行星式CVD技术难度&成本相对较低,是新进入者的首选。目前,我国SiC外延炉行业主要由海外企业占据,但是仍然有诸多缺点,而国产SiC外延炉具有技术、成本和性价比方面优势,并且在企业技术不断取得新突破下国产替代加速。随着国产替代加速以及半导体硅片等下游需求不断释放,我国SiC外延炉行业市场规模扩大,预计2024年市场空间为21.6亿元。

1、水平式是新进入者首选,多腔&多片有效提高产能

根据观研报告网发布的《中国SiC外延炉行业发展趋势分析与未来前景预测报告(2024-2031年)》显示,SiC外延主要设备是CVD。 SiC外延需要严格控制厚度均匀性、掺杂均匀性、缺陷率和生长速率,方法包括化学气相沉积CVD、液相外延LPE、分子束外延MBE等,其中CVD兼备成本适中+外延质量好+生长速度快的优势,应用最广。CVD工艺流程:①利用载气(H2)将反应源气体(如SiH4/C3H8 )输送到生长室内的热区; ②气体达到被加热的 SiC 衬底,反应沉积单晶薄膜(外延片)。

水平式/行星式CVD技术难度&成本相对较低,是新进入者的首选,但水平式气体迁移路径长,膜厚和掺杂浓度不稳定,同时气体入口距衬底近,流场和温场不均匀,容易形成SiC颗粒掉落,造成缺陷;垂直式的气体入口距衬底较远,流场和温场更均匀,不易生成SiC颗粒,但技术难度大&设备昂贵,使用垂直式的主要是Nuflare。

外延炉多/单腔&/单片对比情况

对比

概述

单机多腔VS单机单腔

单腔室中的多步工艺可以转变为多腔室中的单步工艺,这种设计有利于简化腔室内的设计,提升工艺的效率和重复性。当某个腔室发生故障时,可以单独维修,而不影响其他腔室的工艺,提高设备稼动率与整线的产出,但双腔室技术难度远高于单腔室。Nuare的双腔*单片6寸产能约1500-1800/(全自动),而原先的单腔*单片产能约6001月,产能实现翻番

单腔单片VS单腔多片

单腔多片通过片数的增加提高单位时间产能,但单腔多片的难点在于控制多片外延的厚度均一性、掺杂均一性。例如国外爱思强曾采用单腔8片式,产能600-1200/月,但气体浓度控制难度大,外延不均匀且缺陷比较多,不受市场认可。因内晶盛机电成功推出了6寸单脑双片式,产能达到600-650/月,比单腔单片产能增加70%,单片运营成本降幅可达30%以上

资料来源:观研天下整理

2、海外企业占据市场主导,SiC外延炉行业国产替代加速

目前,我国SiC外延炉行业主要由海外企业占据,代表企业有意大利的LPE、德国的爱思强、日本的Nuflare,其MOCVD设备的核心差异是对气体流量的控制。例如,Nuflare:垂直气流,喷淋头和托盘距离长,优势在于流场均匀、particle少、产能大,缺陷在于设备成本高(3500万元单腔)、厚度和掺杂的均匀性略差、耗材成本高;爱思强:垂直气流(公转+自转),优势在于厚度和掺杂的均匀性好,缺陷在于重复性差(不适用量产)、Particle较多。

外延炉主要厂商性能对比情况

类别

意大利LPE

德国爱思强(GSWW

日本NuflareS6

芯三代设备

工艺类型

水平气流

垂直气流,喷淋头和托盘距离短,自转+公转

垂直气流,喷淋头和托盘间距大

垂直气流,喷淋头和托盘间距适中

厚度均匀性

0.5-1.5%

<1%

<2%

<1.5%

掺杂均匀性

1.5-5%

<4%

<4%

<3%

缺陷

<0.5/cm2

<0.5/cm2

<0.02/cm2

<0.02/cm2

生长速率

90μm/h

>25μm/h

>50μm/h

>50μm/h

升温/冷却时间

---

20+40min/65+14min

7min/7min

7-15min/7-30min

最高温度

1650

1650

1650

1650

温度均匀性

<2

<2

4wafer<1℃,6wafer<2

6wafer<1.5

设备价值量

1100RMB单腔

2200RMB单腔

3500RMB双腔

1200~RMB单腔

单腔产能(6)

单腔*单片;300~500/

单腔*8片,600~1200/

双腔*单片,1500~1800/

单腔*3片(可扩更多片);600~2000/

优势

生长速率高,价格适中,厚度和掺杂的均匀性较好

厚度和掺杂的均匀性好

流场均匀,Particle少,设备利用率高

厚度和掺杂的均匀性好,生长速率高,价格低

劣势

工艺可调性差,Particle多,PM周期短

Particle非常多,重复性差(不适于量产),衬底背面污染

厚度和掺杂的均匀性略差,设备成本高,耗材成本高

验证迭代需要时间

资料来源:观研天下整理

不过,我国国产SiC外延炉与国外相比,具有技术、成本和性价比方面优势,所以在SiC产业即将迎来井喷时间,时间上无法让国外几家厂商进行大的技术方案革新或者推倒重来。因此,可以预见的是在接下来2-3年SiC MOCVD会短时间内大量替代国外设备。

比如,目前,国产厂商晶盛机电、北方华创、芯三代、中电48所和深圳纳设智能主要借鉴LPE 的水平气流&单片外延方式,其中芯三代也研发Nuflare垂直气流&双腔外延方式。与此同时,晶盛机电6寸单片式碳化硅外延设备(型号为150A,产能350-400片)已实现国产替代,2023年6月公司又成功研发8英寸单片式碳化硅外延生长设备,引领国产替代。

外延炉厂商产能规划

厂商

设备进展/产能规划

NuFlare

年产约12台,大部分订单被国际大公司买断,订货周期特别长。2025年才开始供应国内市场。

LPE

年产约30台,2/3供给中国,国内厂商只有瀚天天成与LPE签订合约,可保证每年20-30台外延炉设备供应。

晶盛机电

2018年开始开发单片式外延设备,2023年发布双片式外延设备

北方华创

外延设备应用广泛,包括单晶硅、多晶硅、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)等

资料来源:观研天下整理

其中,2019年,晶盛开始开发碳化硅外延炉,水平式、垂直式、行星式均有布局。目前,在批量销售的是6英寸和8英寸的水平式和垂直式设备,行星式还在研发阶段(在实验室做工艺调试)。最新发布的设备是8英寸的双片式碳化硅外延炉,和单片式相比产能提升70%,单片生产成本降低30%。根据相关资料可知,截至2024年3月底,晶盛的碳化硅外延炉累计出货超过200台,出货量国内领先;2024年上半年,晶盛营业收入达到144.8亿元。

其中,2019年,晶盛开始开发碳化硅外延炉,水平式、垂直式、行星式均有布局。目前,在批量销售的是6英寸和8英寸的水平式和垂直式设备,行星式还在研发阶段(在实验室做工艺调试)。最新发布的设备是8英寸的双片式碳化硅外延炉,和单片式相比产能提升70%,单片生产成本降低30%。根据相关资料可知,截至2024年3月底,晶盛的碳化硅外延炉累计出货超过200台,出货量国内领先;2024年上半年,晶盛营业收入达到144.8亿元。

数据来源:观研天下整理

3、我国SiC外延炉行业市场规模将稳定增长

随着国产替代加速以及半导体硅片等下游需求不断释放,衬底片产能持续增加,我国SiC外延炉行业市场规模扩大。根据数据显示,2024年,我国硅外延设备市场空间约为21.55亿元,占比24%。假设2022年衬底产能为47万片,衬底所需外延炉数量为2.08台/万片,外延炉价格为800万元/台,经测算可得到2022年外延炉市场空间为7.82亿元;假设2024年衬底产能为135万片,衬底所需外延炉数量为2台/万片,外延炉价格为800万元/台,经测算可得到2024年外延炉市场空间为21.6亿元。

2022-2026年我国SiC外延炉行业市场规模现状及预测情况

类别

2022

2023

2024E

2025E

2026E

衬底片产能(万片)

47

92

135

131

141

衬底所需外延炉数量(/万片)

2.08

2.08

2

2

1.92

外延炉价格(万元/)

800

800

800

800

800

外延炉市场空间(亿元)

7.82

15.31

21.60

20.96

21.66

资料来源:观研天下整理(WYD)

更多好文每日分享,欢迎关注公众号

【版权提示】观研报告网倡导尊重与保护知识产权。未经许可,任何人不得复制、转载、或以其他方式使用本网站的内容。如发现本站文章存在版权问题,烦请提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至kf@chinabaogao.com,我们将及时沟通与处理。

我国学习平板行业出货量增多 新兴电商增速明显 百度等科技型企业优势显著

我国学习平板行业出货量增多 新兴电商增速明显 百度等科技型企业优势显著

政府对教育信息化的重视和投入增加,为学习平板市场的发展提供了有力支持;而在线课程的广泛采用也将极大地促进学习平板的市场认知度和普及速度,学习平板市场有望实现进一步扩张。当前线下分销为国内学习平板销售的传统渠道,但近年随着电商营销大战如火如荼,其线上渠道占比逐渐提升,新兴电商增速尤为显著。另外,AI技术进步叠加家长付

2025年01月09日
我国舞台灯光设备行业下游分析:演艺市场需求强劲 戏剧、主题乐园更新频率高

我国舞台灯光设备行业下游分析:演艺市场需求强劲 戏剧、主题乐园更新频率高

目前,舞台灯光设备已发展到可呈现明暗变化、动感图案、多彩图案、3D立体等效果,广泛应用于演唱会、戏剧演出、主体公园等场景。其中,音乐演出市场需求强劲,2023年,全国演出场次达44.06万场,与2019年同期相比增长123.55%,演唱会消费者支付意愿上升,带动舞台灯光设备行业量价齐升。

2025年01月02日
条码扫描仪行业以平台式为主流 中国增速将快于全球 市场呈高度集中竞争格局

条码扫描仪行业以平台式为主流 中国增速将快于全球 市场呈高度集中竞争格局

全球条码扫描仪市场呈现出高度集中的竞争格局,其中Zebra、Datalogic、Honeywell、Cognex 和 SICK前五大核心厂商总市占率达75%,此外,新大陆(Newland)、Code(Brady)、Omron (Microscan)等知名企业通过差异化战略和本地化服务,赢得了广泛的客户认可,在市场中也展

2024年12月31日
下游应用领域推动力较足 石英晶体元器件行业市场长期向好 全球产能正向中国转移

下游应用领域推动力较足 石英晶体元器件行业市场长期向好 全球产能正向中国转移

目前受量价齐跌所致,全球石英晶体元器件市场有所下滑。与此同时,全球石英晶体元器件出现产能向中国转移趋势。从石英晶体元器件产能角度看,2019年-2023 年,我国在全球的比重由 21.86%提升至 26.55%,预计 2030 年达到 29.96%。目前我国已成为全球石英晶体元器件的主要生产基地之一。

2024年12月31日
5G等技术成熟将给我国电磁屏蔽膜带来更多应用空间  AI手机催生行业新需求

5G等技术成熟将给我国电磁屏蔽膜带来更多应用空间 AI手机催生行业新需求

预计随着5G等新兴技术的成熟,将给电磁屏蔽薄膜带来更多市场应用空间。同时折叠手机、AI 手机对电磁屏蔽膜提出新需求。此外新能源汽车智能化趋势也将给电磁屏蔽薄膜带来潜在需求。

2024年12月30日
政策利好下我国智能检测装备迎来大力发展窗口期 预计2025年行业规模将破3000亿元

政策利好下我国智能检测装备迎来大力发展窗口期 预计2025年行业规模将破3000亿元

2023年我国智能检测装备出口规模为942.0亿元,同比增长19.8%,明显高于同期进口增速(3.3%)。与此同时,目前在智能检测装备中,随着人工智能、图像处理等技术在工业领域的落地,机器视觉检测装备已逐步形成规模化的产业,成为了市场上应用最广、发展最成熟的一类智能检测装备。

2024年12月27日
微信客服
微信客服二维码
微信扫码咨询客服
QQ客服
电话客服

咨询热线

400-007-6266
010-86223221
返回顶部