【原创】国产半导体陶瓷零部件：不破不立！

中国粉体网讯  2024年上半年，半导体陶瓷零部件这条赛道很热闹。

国家大基金三期落地！“大金主”助力半导体产业;

8月16日，先进陶瓷国产替代领军者珂玛科技成功上市；

8月27日，德智新材半导体用SiC部件材料研发制造基地项目签约无锡；

2024年7月9日，SEMI发布报告指出，原始设备制造商的半导体制造设备全球总销售额预计将创下新的行业纪录，2024年将达到1090亿美元，同比增长3.4%；其中，2024年运往中国大陆的设备出货金额预计将超过创纪录的350亿美元，全球占比约32%。半导体制造设备预计将在2025年持续增长，SEMI预计将实现约17%的强劲增长。可以看出，全球半导体行业正在展示其强大的基本面和增长潜力，支持人工智能浪潮中出现的各种颠覆性应用。

半导体设备的升级迭代，很大程度上有赖于精密零部件的关键技术突破。先进陶瓷具有高硬度、高弹性模量、高耐磨、高绝缘、耐腐蚀、低膨胀等优点，可用作多种半导体设备的零部件，在半导体设备零部件中先进陶瓷的价值占比约16%。

半导体制造关键流程中的陶瓷件

来源：华福证券研究所

半导体设备中常用的先进陶瓷材料是氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化钇等，其中氧化铝、碳化硅和氮化铝使用较多。半导体设备由腔室内和腔室外设备组成，陶瓷零部件大部分用在离晶圆更近的腔室内，属于关键零部件，主要应用需求在刻蚀、薄膜沉积、光刻和氧化扩散等设备，氧化铝、氮化铝等先进陶瓷经精密加工后制备的半导体设备用核心零部件，具有高强度、耐腐蚀、高精度等优异性能。

国产化加速

高端陶瓷加热器、静电卡盘贡献新增量

随着全球晶圆厂的持续扩张，全球半导体设备及零部件保持快速增长，国内半导体陶瓷零部件市场规模增速高于全球，弗若斯特沙利文预计2026年市场规模将达到125亿元，但目前国内半导体结构陶瓷零部件市场国产化率仅19%。其中，国内高端陶瓷零部件陶瓷加热器和静电卡盘市场均有约30亿的空间，国产化率不足10%，国产替代空间巨大。

当前国内企业在多应用领域经验、特定产品开发和产业化以及大规模生产制造能力等方面与国外领先厂商仍有较大或一定差距，但是国内厂商在部分产品线的部分核心指标已达到全球主流水平，正逐步实现突破。国内多家厂商积极布局如静电卡盘和陶瓷加热盘等高端陶瓷零部件产品，以加速高端陶瓷零部件的国产替代。

静电卡盘（E-Chuck），其原理是利用静电吸附原理将待加工晶圆吸附在其表面，使晶圆保持较好的平坦度，可以抑制晶圆在工艺中的变形，并且可以通过背吹气体来控制晶圆表面温度。相较于机械卡盘，静电吸盘减少了机械运动部件，降低了颗粒污染，增大晶片的有效面积；与真空吸盘相比，静电吸盘可用于低压强（真空）环境，适用于需要利用卡盘控制晶片温度的场合。

静电卡盘，来源：Shinko官网

目前，静电吸盘广泛应用于集成电路制造工艺中，特别是刻蚀、PVD、CVD等核心工艺中，这其中的各个工序均需要保证晶圆的平稳固定，都需要静电卡盘进行夹持。晶圆的平整度与洁净度对整个半导体制造的精度与良率至关重要，静电卡盘因吸附力均匀、污染小，可作用于真空环境等优势也就成了不二之选。

来源：各企业官网、招股说明书

陶瓷加热器应用于半导体薄膜沉积设备（CVD、PECVD、ALD）、激光退火设备的工艺腔室内，与晶圆直接接触，承载并使晶圆获得稳定、均匀的工艺温度及成膜条件。

陶瓷加热器，来源：NGK

作为半导体薄膜沉积等设备中的重要部件，可实现均匀温度分布，对晶圆均匀加热，使衬底表面上进行高精度的反应并生成薄膜。通常，陶瓷加热器包括上面具有晶圆载放面的陶瓷基体和在背面对其提供支承的圆筒形的支持体，在陶瓷基体的内部或表面，除了设置有用于加热的电阻发热体电路，还设置有RF电极及静电卡盘用电极等导电体。

从热传导性良好的观点考虑，优选氮化铝，从刚性高的观点考虑，优选氮化硅或氧化铝。为了高速降温，陶瓷基体厚度更薄，但过薄也会使刚性下降。支持体采用与陶瓷基体材质的热膨胀系数相近的材质，如陶瓷基体采用AlN，支持体也是AlN。

氮化铝具有电绝缘性和优异的导热性，对于需散热的应用而言，它是理想之选；此外，由于其热膨胀系数接近硅，且具有优异的等离子体抗性，可被用于制造半导体加工设备部件。

近几年，随着市场占有率的提升和国内企业技术的发展成熟，全球半导体用氮化铝陶瓷加热器市场在2022年规模达到了535.05百万美元，同比增长7.13%，预计2029年将市场规模将达到848.21百万美元，2023-2029年复合增长率（CAGR）为6.72%。

全球半导体用氮化铝陶瓷加热器市场销售额及增长率：（2018-2029）&（百万美元）

来源：YH Research

国产陶瓷零部件，不破不立！

“2022年10月7日，美国商务部工业与安全局（BIS）公布了对于中国出口管制新规，针对先进芯片制造和半导体设备、零部件、材料等领域对中国大陆的制裁再次升级。

2023年5月23日，日本经济产业省发布省令，正式出台针对23种半导体制造设备（或物项）的出口管制措施，并于2023年7月23日开始实施，我们认为其技术指标、应用于具体材料和工艺的描述均具有较强的针对性，主要瞄准先进制程相关。”

据不完全统计，2016-2022年国内主要晶圆厂采购美系和日系设备占比均约35%，其中美系薄膜沉积和刻蚀设备占比均在50%左右，美国在2022年10月实施半导体出口限制之后，其部分设备及零部件无法继续出售给国内的客户，如果陶瓷加热盘和静电卡盘等耗材类产品的替换受到阻碍，可能会导致产线无法正常运行，因此陶瓷零部件亟需国产替代，这给了国内陶瓷零部件厂商验证和突破的机会。

2022年中瓷电子布局精密陶瓷零部件领域，助力半导体设备零部件国产化。2023年，中瓷电子已开发了氧化铝、氮化铝精密陶瓷零部件产品，建立了精密陶瓷零部件制造工艺平台，开发的陶瓷加热盘产品核心技术指标已达到国际同类产品水平并通过用户验证，已批量应用于国产半导体设备中。2023年上半年精密陶瓷零部件的销售收入已超过该产品2022年全年收入。

8月16日，珂玛科技成功上市，搭乘半导体行业发展与国产化浪潮的东风，珂玛科技业绩展现出强劲的增长潜力。其上市给本土企业也带来积极的影响，给半导体陶瓷零部件国产化进程踩了一脚“油门”。

来源：

中信证券研究：电子｜陶瓷零部件：半导体设备关键环节，国产替代趋势加速

中瓷电子公告、三环集团官网、中国粉体网、SEMI报告

（中国粉体网编辑整理/空青）

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