大规模产能扩张将推动整个 WFE（晶圆厂设备）SiC制造设备市场于2026年达到50亿美元的峰值
数十亿美元的功率SiC市场正在吸引包括器件、外延片和晶圆在内的各个层面的重大投资和产能扩张。设备制造商正在各个地区建设设施。
“截至 2024 年，生产 SiC 晶圆的主要方法是 PVT（物理蒸汽传输），市场规模超过 20 亿美元，”Yole 的 Taha Ayari 说，“对晶圆生产至关重要的 SiC 粉末市场预计到 2029 年将超过 3600 万美元。PVT工具和粉末市场主要由参与者控制，以确保内部质量。
预计从 2024 年到 2029 年，外延设备市场将产生 43 亿美元的累计收入，而同期 SiC 离子注入机市场预计将产生 49 亿美元的收入。扩散炉和热氧化机械等设备预计将在未来五年内产生 14 亿美元的收入。M&I（计量和检测）工具对于检测碳化硅晶圆/外延片和器件加工过程中的缺陷至关重要，预计从 2024 年到 2029 年的累计收入将达到 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、薄化和 CMP 工具。
工具制造商产能过剩但同时跟上SIC发展的步伐
鉴于SiC器件收入预测的不断增长，市场参与者已经提前投资了大量资金。2023年，全球功率SiC业务的资本支出是SiC器件市场的两倍。预计资本支出将在2026年达到峰值，届时将有多家公司完成正在进行的产能建设。
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。而中国是功率SiC最活跃的国家之一。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。
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。
对于工具制造商，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%。
