中國粉體網(wǎng)訊 2024年上半年，半導(dǎo)體陶瓷零部件這條賽道很熱鬧。
國家大基金三期落地！“大金主”助力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè);
8月16日，先進(jìn)陶瓷國產(chǎn)替代領(lǐng)軍者珂瑪科技成功上市；
8月27日，德智新材半導(dǎo)體用SiC部件材料研發(fā)制造基地項(xiàng)目簽約無錫；
2024年7月9日，SEMI發(fā)布報(bào)告指出，原始設(shè)備制造商的半導(dǎo)體制造設(shè)備全球總銷售額預(yù)計(jì)將創(chuàng)下新的行業(yè)紀(jì)錄，2024年將達(dá)到1090億美元，同比增長3.4%；其中，2024年運(yùn)往中國大陸的設(shè)備出貨金額預(yù)計(jì)將超過創(chuàng)紀(jì)錄的350億美元，全球占比約32%。半導(dǎo)體制造設(shè)備預(yù)計(jì)將在2025年持續(xù)增長，SEMI預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)約17%的強(qiáng)勁增長�？梢钥闯觯虬雽�(dǎo)體行業(yè)正在展示其強(qiáng)大的基本面和增長潛力，支持人工智能浪潮中出現(xiàn)的各種顛覆性應(yīng)用。
半導(dǎo)體設(shè)備的升級(jí)迭代，很大程度上有賴于精密零部件的關(guān)鍵技術(shù)突破。先進(jìn)陶瓷具有高硬度、高彈性模量、高耐磨、高絕緣、耐腐蝕、低膨脹等優(yōu)點(diǎn)，可用作多種半導(dǎo)體設(shè)備的零部件，在半導(dǎo)體設(shè)備零部件中先進(jìn)陶瓷的價(jià)值占比約16%。
半導(dǎo)體制造關(guān)鍵流程中的陶瓷件
來源：華福證券研究所
半導(dǎo)體設(shè)備中常用的先進(jìn)陶瓷材料是氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氮化硅、氧化釔等，其中氧化鋁、碳化硅和氮化鋁使用較多。半導(dǎo)體設(shè)備由腔室內(nèi)和腔室外設(shè)備組成，陶瓷零部件大部分用在離晶圓更近的腔室內(nèi)，屬于關(guān)鍵零部件，主要應(yīng)用需求在刻蝕、薄膜沉積、光刻和氧化擴(kuò)散等設(shè)備，氧化鋁、氮化鋁等先進(jìn)陶瓷經(jīng)精密加工后制備的半導(dǎo)體設(shè)備用核心零部件，具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、高精度等優(yōu)異性能。
國產(chǎn)化加速
高端陶瓷加熱器、靜電卡盤貢獻(xiàn)新增量
隨著全球晶圓廠的持續(xù)擴(kuò)張，全球半導(dǎo)體設(shè)備及零部件保持快速增長，國內(nèi)半導(dǎo)體陶瓷零部件市場規(guī)模增速高于全球，弗若斯特沙利文預(yù)計(jì)2026年市場規(guī)模將達(dá)到125億元，但目前國內(nèi)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)陶瓷零部件市場國產(chǎn)化率僅19%。其中，國內(nèi)高端陶瓷零部件陶瓷加熱器和靜電卡盤市場均有約30億的空間，國產(chǎn)化率不足10%，國產(chǎn)替代空間巨大。
當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)在多應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)、特定產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化以及大規(guī)模生產(chǎn)制造能力等方面與國外領(lǐng)先廠商仍有較大或一定差距，但是國內(nèi)廠商在部分產(chǎn)品線的部分核心指標(biāo)已達(dá)到全球主流水平，正逐步實(shí)現(xiàn)突破。國內(nèi)多家廠商積極布局如靜電卡盤和陶瓷加熱盤等高端陶瓷零部件產(chǎn)品，以加速高端陶瓷零部件的國產(chǎn)替代。
靜電卡盤（E-Chuck），其原理是利用靜電吸附原理將待加工晶圓吸附在其表面，使晶圓保持較好的平坦度，可以抑制晶圓在工藝中的變形，并且可以通過背吹氣體來控制晶圓表面溫度。相較于機(jī)械卡盤，靜電吸盤減少了機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，降低了顆粒污染，增大晶片的有效面積；與真空吸盤相比，靜電吸盤可用于低壓強(qiáng)（真空）環(huán)境，適用于需要利用卡盤控制晶片溫度的場合。
靜電卡盤，來源：Shinko官網(wǎng)
目前，靜電吸盤廣泛應(yīng)用于集成電路制造工藝中，特別是刻蝕、PVD、CVD等核心工藝中，這其中的各個(gè)工序均需要保證晶圓的平穩(wěn)固定，都需要靜電卡盤進(jìn)行夾持。晶圓的平整度與潔凈度對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體制造的精度與良率至關(guān)重要，靜電卡盤因吸附力均勻、污染小，可作用于真空環(huán)境等優(yōu)勢也就成了不二之選。
來源：各企業(yè)官網(wǎng)、招股說明書
陶瓷加熱器應(yīng)用于半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備（CVD、PECVD、ALD）、激光退火設(shè)備的工藝腔室內(nèi)，與晶圓直接接觸，承載并使晶圓獲得穩(wěn)定、均勻的工藝溫度及成膜條件。
陶瓷加熱器，來源：NGK
作為半導(dǎo)體薄膜沉積等設(shè)備中的重要部件，可實(shí)現(xiàn)均勻溫度分布，對(duì)晶圓均勻加熱，使襯底表面上進(jìn)行高精度的反應(yīng)并生成薄膜。通常，陶瓷加熱器包括上面具有晶圓載放面的陶瓷基體和在背面對(duì)其提供支承的圓筒形的支持體，在陶瓷基體的內(nèi)部或表面，除了設(shè)置有用于加熱的電阻發(fā)熱體電路，還設(shè)置有RF電極及靜電卡盤用電極等導(dǎo)電體。
從熱傳導(dǎo)性良好的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選氮化鋁，從剛性高的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選氮化硅或氧化鋁。為了高速降溫，陶瓷基體厚度更薄，但過薄也會(huì)使剛性下降。支持體采用與陶瓷基體材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)相近的材質(zhì)，如陶瓷基體采用AlN，支持體也是AlN。
氮化鋁具有電絕緣性和優(yōu)異的導(dǎo)熱性，對(duì)于需散熱的應(yīng)用而言，它是理想之選；此外，由于其熱膨脹系數(shù)接近硅，且具有優(yōu)異的等離子體抗性，可被用于制造半導(dǎo)體加工設(shè)備部件。
近幾年，隨著市場占有率的提升和國內(nèi)企業(yè)技術(shù)的發(fā)展成熟，全球半導(dǎo)體用氮化鋁陶瓷加熱器市場在2022年規(guī)模達(dá)到了535.05百萬美元，同比增長7.13%，預(yù)計(jì)2029年將市場規(guī)模將達(dá)到848.21百萬美元，2023-2029年復(fù)合增長率（CAGR）為6.72%。
全球半導(dǎo)體用氮化鋁陶瓷加熱器市場銷售額及增長率：（2018-2029）&（百萬美元）
來源：YH Research
國產(chǎn)陶瓷零部件，不破不立！
“2022年10月7日，美國商務(wù)部工業(yè)與安全局（BIS）公布了對(duì)于中國出口管制新規(guī)，針對(duì)先進(jìn)芯片制造和半導(dǎo)體設(shè)備、零部件、材料等領(lǐng)域?qū)χ袊箨懙闹撇迷俅紊?jí)。
2023年5月23日，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布省令，正式出臺(tái)針對(duì)23種半導(dǎo)體制造設(shè)備（或物項(xiàng)）的出口管制措施，并于2023年7月23日開始實(shí)施，我們認(rèn)為其技術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用于具體材料和工藝的描述均具有較強(qiáng)的針對(duì)性，主要瞄準(zhǔn)先進(jìn)制程相關(guān)�！�
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2016-2022年國內(nèi)主要晶圓廠采購美系和日系設(shè)備占比均約35%，其中美系薄膜沉積和刻蝕設(shè)備占比均在50%左右，美國在2022年10月實(shí)施半導(dǎo)體出口限制之后，其部分設(shè)備及零部件無法繼續(xù)出售給國內(nèi)的客戶，如果陶瓷加熱盤和靜電卡盤等耗材類產(chǎn)品的替換受到阻礙，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)線無法正常運(yùn)行，因此陶瓷零部件亟需國產(chǎn)替代，這給了國內(nèi)陶瓷零部件廠商驗(yàn)證和突破的機(jī)會(huì)。
2022年中瓷電子布局精密陶瓷零部件領(lǐng)域，助力半導(dǎo)體設(shè)備零部件國產(chǎn)化。2023年，中瓷電子已開發(fā)了氧化鋁、氮化鋁精密陶瓷零部件產(chǎn)品，建立了精密陶瓷零部件制造工藝平臺(tái)，開發(fā)的陶瓷加熱盤產(chǎn)品核心技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平并通過用戶驗(yàn)證，已批量應(yīng)用于國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備中。2023年上半年精密陶瓷零部件的銷售收入已超過該產(chǎn)品2022年全年收入。
8月16日，珂瑪科技成功上市，搭乘半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展與國產(chǎn)化浪潮的東風(fēng)，珂瑪科技業(yè)績展現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長潛力。其上市給本土企業(yè)也帶來積極的影響，給半導(dǎo)體陶瓷零部件國產(chǎn)化進(jìn)程踩了一腳“油門”。
來源：
中信證券研究：電子｜陶瓷零部件：半導(dǎo)體設(shè)備關(guān)鍵環(huán)節(jié)，國產(chǎn)替代趨勢加速
中瓷電子公告、三環(huán)集團(tuán)官網(wǎng)、中國粉體網(wǎng)、SEMI報(bào)告
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除
