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)制造基地項目簽約無錫；
2024年7月9日，SEMI發(fā)布報告指出，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)計將創(chuàng)下新的行業(yè)紀錄，2024年將達到1090億美元，同比增長3.4%；其中，2024年運往中國大陸的設(shè)備出貨金額預(yù)計將超過創(chuàng)紀錄的350億美元，全球占比約32%。半導(dǎo)體制造設(shè)備預(yù)計將在2025年持續(xù)增長，SEMI預(yù)計將實現(xiàn)約17%的強勁增長�？梢钥闯�，全球半導(dǎo)體行業(yè)正在展示其強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，可用作多種半導(dǎo)體設(shè)備的零部件，在半導(dǎo)體設(shè)備零部件中先進陶瓷的價值占比約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、光刻和氧化擴散等設(shè)備，氧化鋁、氮化鋁等先進陶瓷經(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、靜電卡盤貢獻新增量
隨著全球晶圓廠的持續(xù)擴張，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2026年市場規(guī)模將達到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。
當前國內(nèi)企業(yè)在多應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)驗、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已達到全球主流水平，正逐步實現(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。相較于機械卡盤，靜電吸盤減少了機械運動部件，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（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，這其中的各個工序均需要保證晶圓的平穩(wěn)固定，都需要靜電卡盤進行夾持。晶圓的平整度與潔凈度對整個半導(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，可實現(xiàn)均勻溫度分布，對晶圓均勻加熱，使襯底表面上進行高精度的反應(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)性良好的觀點考慮，優(yōu)選氮化鋁，從剛性高的觀點考慮，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)模達到了535.05百萬美元，同比增長7.13%，預(yù)計2029年將市場規(guī)模將達到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）公布了對于中國出口管制新規(guī)，針對先進芯片制造和半導(dǎo)體設(shè)備、零部件、材料等領(lǐng)域?qū)χ袊箨懙闹撇迷俅紊墶?/p>
2023年5月23日，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布省令，正式出臺針對23種半導(dǎo)體制造設(shè)備（或物項）的出口管制措施，并于2023年7月23日開始實施，我們認為其技術(shù)指標、應(yīng)用于具體材料和工藝的描述均具有較強的針對性，主要瞄準先進制程相關(guān)。”
據(jù)不完全統(tǒng)計，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，可能會導(dǎo)致產(chǎn)線無法正常運行，因此陶瓷零部件亟需國產(chǎn)替代，這給了國內(nèi)陶瓷零部件廠商驗證和突破的機會。
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，開發(fā)的陶瓷加熱盤產(chǎn)品核心技術(shù)指標已達到國際同類產(chǎn)品水平并通過用戶驗證，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，珂瑪科技業(yè)績展現(xiàn)出強勁的增長潛力。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)集團官網(wǎng)、中國粉體網(wǎng)、SEMI報告
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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