2029年SiC器件市场超100亿美元

时间： 2024-05-17 来源：阿基米德半导体公众号

技术问答

据Yole Developpement称，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。

到2024年，大部分已安装晶圆产能将用于平面SiC器件生产（55%），其次是SBD（28%）和沟槽SiC MOSFET（17%）。展望2029年，我们预计SiC沟槽MOSFET份额将增至31%。

来源：半导体行业观察综合自网络

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