产业加速扩张之下，碳化硅设备成入局“香饽饽”

集微网报道，2022年以来，受全球消费电子市场整体放缓以及新冠疫情反复的影响，半导体产业在经历了持续良久的高景气后开启了去库存周期。

值得一提的是，虽然半导体产业已经步入下行周期，但仍有部分细分领域处于高速发展的状态，而碳化硅就是其中的典型代表，当前高端碳化硅器件国产化率非常低，且仍处于供不应求阶段，整体产业链都处于进入快速放量和持续扩产的阶段，市场正处于爆发期，前景非常明朗。

设备端受掣肘

由于碳化硅具有宽禁带宽度、高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及更高的抗辐射能力等优点，是高温、高压、大功率应用场合下极为理想的半导体材料，被广泛应用于新能源汽车、光伏、储能、电网、5G基站、轨道交通、数据中心、白电、消费电子等市场。

据Yole预测，2025年全球碳化硅功率半导体市场规模将达到25.62亿美元，2019-2025年均复合增长率超过30%。作为一个巨大的增量市场，国内外功率半导体厂商都能从中看到机会，纷纷向碳化硅领域发力，政策、资本也都聚焦于此。

业内人士指出，碳化硅赛道非常火热，目前来看，仅国内公布的碳化硅项目就不止100个，市场上看到已进入和打算进入的企业还有很多。

集微网了解到，相对于硅产业而言，碳化硅作为一个新材料，其发展时间较短，国内在碳化硅领域与国际领先水平的差距并没有那么大。同时，碳化硅器件为功率半导体产品，属于成熟制程范畴，芯片制造一般只需要350nm的工艺制程，国内半导体企业都能从中看到超越国际巨头的新机遇。

以碳化硅衬底为例，目前全球碳化硅器件供给不足的主要症结就是衬底的交付产能不足，究其原因在于衬底良率较低，不超过70%，只能通过扩大产能来弥补良率方面的不足。

在此情况下，包括CREE、II-VI、ST、SiCrystal、昭和电工以及天科合达、天岳先进、三安光电、世纪金光、晶盛机电、东尼电子、河北同光、山西烁科、浙江晶越、露笑科技等数十家碳化硅衬底厂商纷纷扩大生产。

事实上，除良率不足外，国内碳化硅衬底产业还受到国外部分发达国家的技术封锁、设备禁运，以及生产耗材供应稀缺、工艺不成熟等问题掣肘，导致国内厂商生产成本居高不下，产能供给有限，且技术能力也落后于国际先进水平。

另一名业内人士也表示，国内在材料生长、切磨抛装备和表征设备等方面都需要依赖进口，部分设备型号及更新速度严重受限于其他国家的政策。

长晶炉基本实现国产替代

事实上，碳化硅衬底制备的关键环节在于长晶工艺，由于碳化硅需要在高温（>2,200℃）、真空环境中生长，对温场稳定性的要求高，生长速度非常缓慢，且无法观察晶体的生长状况，容易产生异质晶型，难以把控良率。因此，只有长晶工艺和设备紧密结合，研发、生产效率才能达到最佳。

因此，包括CREE、II-VI、SiCrystal等国际碳化硅领先企业都是以自研设备为主，国内方面，天科合达、河北同光、山西烁科等老牌碳化硅衬底厂商也是采用自研设备的路线，露笑科技、晶盛机电和上机数控均是从自研碳化硅长晶炉设备开展碳化硅衬底业务。

环球晶董事长徐秀兰也在6月21日举办的股东会上表示，环球晶决定新增制造设备项目，规划自行设计生产碳化硅长晶炉设备，以强化产品的可控因素。

徐秀兰还指出，碳化硅长晶炉设备预计需2年时间开发。不过，为抢抓入场时机，并不是所有碳化硅衬底厂商都采用自研设备。

随着越来越多碳化硅衬底项目开出，包括北方华创、晶升装备、连城数控、恒普科技等设备厂商都从中看到了机会，并陆续推出国产碳化硅长晶炉设备。北方华创曾在2021年度业绩说明会上表示，碳化硅长晶设备订单饱满，预计今年出货将超500台。

天岳先进也在投资者互动问答中表示，公司目前长晶炉已基本实现国产替代，其中热场设计、控制软件以及组装调试工作均由公司自行完成。

国产厂商齐发力切磨抛设备

除碳化硅长晶炉设备外，被日本高鸟占据80%以上份额的碳化硅切磨抛设备，成为了上机数控、宇晶股份、大族激光、高测股份等厂商向上突围的共同选择。

今年11月，上机数控在官微表示，公司在碳化硅切割领域取得了较大突破，自行研发的碳化硅切片设备获得成功，开辟了“碳化硅设备国产替代进口”的先河。截至目前订单量已接近150台，在国产碳化硅切片机市场占有率超90%。

同时，上机数控还指出，今年5月，碳化硅边缘倒角机研制成功，目前已发往客户试用。

10月底，高测股份也表示，自2022年6月累计至今，公司碳化硅金刚线切片机已签订销售订单12台，基本覆盖行业新增金刚线切片产能需求。

大族激光在近期指出，公司应用于第三代半导体的SiC晶锭激光切片机、SiC超薄晶圆激光切片机正在客户处做量产验证。

11月，宇晶股份在接受机构调研时称，目前公司已实现碳化硅材料的切、磨、抛加工设备的全覆盖，因碳化硅材料的硬度高，公司线切割机采用砂浆线的方式切割碳化硅，已实现小批量销售，还有部分碳化硅切、磨、抛加工设备在多家客户处进行验证，碳化硅设备的验证期较长，验证通过后，预计将会形成订单需求。

环宇数控9月在互动平台上表示，公司作为数控磨削设备的专业提供商，有可用于以碳化硅为代表的半导体材料加工的磨削和研磨抛光设备，主要应用在半导体材料的磨削和抛光等工序。

深科达也表示，公司正在研发的芯片划片机可以应用于碳化硅。

在研磨工艺后的清洗环节，国内半导体清洗设备龙头盛美上海7月份推出了新型化学机械研磨后（Post-CMP）清洗设备，该设备用于制造高质量衬底化学机械研磨（CMP）工艺之后的清洗，6英寸和8英寸的配置适用于碳化硅（SiC）衬底制造，8英寸和12英寸配置适用于硅片制造。

各环节设备加速突围

除碳化硅衬底外，在外延、芯片制造、封装、测试等环节，碳化硅设备均涉及高温、高能量等特殊工艺，国内供给存在空白，但进口设备交期通常在一年以上，甚至两年，严重制约了国内产线的发展。

在此情况下，国内设备厂商也纷纷推出碳化硅设备产品，部分领先企业已经具备整线装备解决方案能力。一名国产设备厂商人员表示，相对于硅基设备而言，碳化硅产业尚处于发展初期，市场需求非常旺盛，且相关设备并没有形成标准，因此，公司可以配合客户展开研发，推出更具创新性的产品，而不仅仅是国产替代。

在外延设备方面，晶盛机电表示，公司生产的SiC碳化硅外延设备为公司独立研发设计和生产制造，核心技术均拥有独立的知识产权，目前已实现批量销售。

季华实验室也在4月表示，由季华实验室大功率半导体研究团队自主研发的6英寸SiC高温外延装备，取得突破性进展。该设备核心部件全部采用国产，整机国产化率超过85%。

今年9月，北方华创在行业会议上表示，公司具有10余年外延设备研发的技术积累，目前4/6吋SiC外延设备已签订单超百台，批量机台已在各大主流外延厂实现稳定量产。

除长晶炉和外延设备外，北方华创还可以提供刻蚀、高温退火、氧化、PVD、清洗机等碳化硅设备。

与北方华创一样，中电科48所也在打造整线产品，其今年7月举办的行业会议上表示，公司在国内率先开发出碳化硅器件制造关键装备，形成成套态势。中电科48所陆续开发出碳化硅外延设备、高温高能离子注入机、高温激活炉、高温氧化炉，并持续研发第二代、第三代机型，截至目前，其碳化硅设备已在生产线应用/签订合同百余台套。

在封测设备方面，快克股份在11月举办的2022张江汽车半导体生态峰会上表示，公司看好SiC未来市场，并积极投入研发应用于SiC器件封装的银烧结设备。目前公司自主研发的银烧结设备已经在部分客户端实现打样验证。同时，公司投建的“第三代半导体功率芯片微纳金属烧结工艺及设备研发项目”已被江苏省工信厅认定为关键核心技术（装备）攻关项目。

作为国内半导体测试设备龙头，华峰测控表示，公司近几年切入了第三代化合物测试领域、功率模块测试以及SoC类集成电路测试领域，目前公司在氮化镓测试领域已经走在了全球前列，在大功率IGBT和碳化硅测试领域也开始逐渐放量。

联动科技也表示，公司产品已规模运用于第三代半导体，如GaN、SiC（碳化硅）产品领域。

综上所述，目前国内碳化硅产业已经形成了从装备、材料、器件到应用的全生态产业链，正处于快速扩张阶段，需要建立安全可靠的国产碳化硅产业链。可以预见的是，随着国内碳化硅产业的崛起，势必将给上述国内设备厂商带来巨大的发展机遇。