碳化硅 (SiC) 晶体生长炉市场规模、份额、增长和行业分析，按类型（PVT 炉、CVD 炉）、按应用（半导体制造、电子、功率器件）、区域见解和预测到 2033 年

碳化硅（SiC）晶体生长炉市场概况

2024年碳化硅（SiC）晶体生长炉市场规模为84万美元，预计到2033年将达到171万美元，2025年至2033年复合年增长率为9.31%。

由于高功率电子、电动汽车和先进半导体应用的扩展，碳化硅（SiC）晶体生长炉市场的需求正在加速增长。 2024 年，全球运营中的碳化硅晶体生长炉数量超过 780 台，而 2020 年为 410 台。

其中超过 72% 的熔炉部署在亚太制造中心，其中中国占全球熔炉产能的 58%。单个SiC生长炉每年可生产100多个晶锭，每个晶锭可支持制造多达15,000片SiC晶圆。炉室温度超过 2,300°C，可通过升华或沉积方法实现稳定的晶体生长。在 2022 年至 2024 年间熔炉设计改进的支持下，先进 SiC 衬底的每平方厘米缺陷数少于 1 个。

凭借优化的冷却系统和更好的坩埚合金，熔炉的生命周期现已超过 7 年。过去 24 个月内宣布新建 300 多个 SiC 晶圆制造设施，预计到 2025 年，熔炉安装需求将再增长 34%。随着 SiC 半导体在电动传动系统、工业电源模块和可再生能源系统中的使用激增，市场正在不断扩大。

主要发现

司机：电力电子和电动汽车对宽带隙半导体材料的需求不断增长。

国家/地区：中国以超过 58% 的碳化硅晶体生长炉安装量领先市场。

部分：到 2024 年，PVT（物理蒸汽传输）熔炉将占已安装设备的 66% 以上份额。

碳化硅（SiC）晶体生长炉市场趋势

碳化硅晶体生长炉市场是由技术进步、应用多样化和地理制造集中度共同塑造的。到 2024 年，PVT 熔炉将占总安装量的 66% 以上，这主要得益于其为 6 英寸和 8 英寸晶圆生长高纯度单晶的能力。自 2021 年以来，熔炉自动化程度提高了 28%，显着降低了周期波动，并将铸锭良率提高了 19%。 8 英寸 SiC 晶圆生产的趋势已愈演愈烈，全球有 80 多家制造商转向使用更大直径的晶体来实现大批量电力电子应用。仅 2023 年，亚洲地区就有超过 230 座新的碳化硅炉装置投入使用，其中以中国大陆、台湾和韩国为首。制造商正在集成实时反馈系统来监控压力、温度均匀性和升华率，将晶体均匀性提高高达 17%。模块化炉设计也很受欢迎，安装时间减少了 22%，维护停机时间减少了 35%。航空航天级半导体生产线正在采用能够生长超低缺陷密度晶体的定制熔炉型号。可持续制造实践影响了熔炉设计，41% 的新系统使用能量回收装置，可将电力消耗减少 18%。超过 14 个国家的政府支持的半导体计划正在补贴本地熔炉生产，从而在 2023 年至 2024 年间开设 9 个新的区域熔炉组装设施。设备供应商和 SiC 晶圆生产商之间的合作不断加强，正在加速研发，特别是在欧洲和美国，已经与 26 家合资企业签约，共同开发针对垂直架构基板优化的下一代熔炉平台。

碳化硅（SiC）晶体生长炉市场动态

SiC晶体生长炉市场是由SiC半导体应用不断扩大、先进材料开发和全球制造竞争推动的。截至 2024 年，每月将使用这些熔炉生产超过 300,000 片 SiC 晶圆，为汽车、能源、航空航天和工业自动化等主要行业提供支持。

司机

"高压和快速开关功率器件的需求激增"

到 2023 年，超过 50% 的新设计的电动汽车电源模块将使用基于 SiC 的 MOSFET 和二极管，每个模块都需要采用高纯度 SiC 晶锭的晶圆。熔炉市场随着电动汽车的增长而增长，到 2024 年，全球将有超过 1200 万辆电动汽车依赖于 SiC 基组件。此外，使用 SiC 基功率转换器的数据中心同比增长 24%，刺激了对无缺陷晶体的需求。对具有低开关损耗的高效设备的不断增长的需求正在推动对具有精确热曲线的先进熔炉系统的投资。

克制

"设置成本高且技术复杂"

单个 SiC 晶体生长炉的成本从 150 万美元到 320 万美元不等，具体取决于配置，这限制了小型铸造厂的可及性。 2023 年，超过 39% 的初创企业表示在扩大熔炉产能方面存在资金限制。保持高温稳定性、防止污染和实现一致的晶体形态等技术挑战增加了操作障碍。制造良率仍然对压力或温度的轻微波动敏感，导致一些早期炉子的晶圆缺陷率高达 3%。

机会

"扩展到航空航天、国防和可再生能源领域"

碳化硅半导体在高温和易辐射环境中的使用扩大了其在航空航天和国防领域的需求。到 2024 年，超过 180 万片晶圆专用于军用级系统和高可靠性卫星平台。可再生能源装置，特别是太阳能和风能逆变器系统，当年部署了超过 950 万个碳化硅模块，需要高导热率晶体。这鼓励制造商开发能够生产更大、更致密且具有超低热阻的铸锭的熔炉。 2023 年，超过 40% 的熔炉研发预算将用于改善铸锭均匀性和位错控制。

挑战

"供应链依赖性和原材料可用性"

晶体生长过程中使用的高纯碳化硅粉末和石墨坩埚仍然集中在少数供应国。 2023年，全球SiC粉体62%以上来自三个国家，存在出口限制的潜在风险。 2022 年石墨坩埚短缺导致炉子交付延迟，部分晶圆厂的晶圆产量减少 14%。物流中断进一步加剧了挑战，欧洲部分地区的熔炉平均交付时间延长了 7 周。平衡熔炉规模扩大与安全材料采购仍然是全球扩张的关键障碍。

碳化硅（SiC）晶体生长炉市场细分

碳化硅晶体生长炉市场按类型和应用细分。到 2024 年，PVT 炉占安装量的 66% 以上，CVD 炉占剩余的 34%。从应用来看，半导体制造占据主导地位，占据 62% 的市场份额，其次是功率器件制造，占 26%，电子产品占 12%。

按类型

• PVT 炉：PVT 炉是最常用的炉型，到 2024 年，全球安装量将超过 510 台。它们是生产直径达 200 毫米的高纯度单晶的首选。 PVT 方法支持高达 2,400°C 的生产温度，并允许铸锭长度为 30 厘米或更长。由于优化的升华条件，自 2021 年以来，产率提高了 21%。
• CVD炉：化学气相沉积炉用于外延层生长和薄膜SiC沉积。到 2024 年，全球有超过 260 个活跃的 CVD 系统在运行。这些熔炉可对层厚度和掺杂均匀性进行出色的控制，这对于先进的射频和高频设备至关重要。它们的工作温度在 1,000°C 至 1,600°C 之间，过去两年晶圆产量增加了 17%。

按申请

• 半导体制造：全球半导体工厂的熔炉使用率超过 62%，到 2024 年将生产超过 1.8 亿片 SiC 晶圆，用于集成电路和功率器件。领先的铸造厂每条生产线运行 2 至 4 台熔炉，以实现不间断的铸锭生产。
• 电子产品：SiC 越来越多地用于高效消费电子产品。 2024年，全球电子设备用碳化硅二极管和晶体管产量超过3800万个。这些部件需要低缺陷密度的晶体，占熔炉产量的 12%。
• 功率器件：用于电动汽车、工业驱动和可再生能源的功率模块占熔炉使用量的 26%。 2024 年，全球将生产超过 4500 万个基于 SiC 的 IGBT 和 MOSFET。熔炉的改进使热导率提高了 14%，直接提高了设备​​效率。

碳化硅（SiC）晶体生长炉市场的区域展望

2024年，亚太地区占全球熔炉安装量的72%，其中中国、日本和韩国占据主导地位。欧洲紧随其后，占据 16% 的份额，专注于先进熔炉研发和利基航空航天应用。在电动交通投资的推动下，北美地区占安装量的 10%。中东和非洲正在兴起，与可再生能源基础设施发展相关的安装有限。

• 北美

北美地区 SiC 熔炉的采用量有所增长，到 2024 年安装数量将超过 75 台。美国在半导体激励计划的支持下，于 2023 年在 6 个新晶圆厂中新增了 29 台熔炉。主要装置集中在亚利桑那州、德克萨斯州和纽约州，每年生产超过 1200 万片 SiC 晶圆。

• 欧洲

到 2024 年，欧洲将有 120 座活跃熔炉。德国、法国和意大利是领先的地区生产商，每年贡献超过 2000 万片晶圆。欧洲对绿色能源和交通电气化的重视支持了 2023 年安装 14 个新熔炉。六个欧盟成员国宣布为熔炉创新计划提供 4.8 亿美元的区域资金。

• 亚太

亚太地区拥有超过 560 个活跃的 SiC 生长炉。仅中国在 2023 年就增加了 120 多台熔炉。日本和韩国专注于先进的熔炉变体，其中有 60 台专为 8 英寸晶圆制造而定制。受电信和计算基础设施领域 SiC 需求的推动，台湾晶圆厂到 2024 年将生产超过 4000 万片晶圆。

• 中东和非洲

到 2024 年，中东和非洲将有 15 座碳化硅熔炉投入运行。阿联酋和沙特阿拉伯启动了用于可再生逆变器的碳化硅生产线。南非安装了三座新熔炉用于学术研究和中试规模制造，每年生产超过 60,000 片晶圆。未来的增长与区域能源和工业化举措息息相关。

顶级碳化硅（SiC）晶体生长炉公司名单

• 中国电子科技集团（中国）
• 坦克蓝半导体（中国）
• 沉阳科友真空（中国）
• 材料研究炉（美国）
• 住友电工（日本）
• 浙江晶盛机电（中国）
• 中金材料（中国）
• 江南电力光伏科技（中国）
• 华晶（中国）
• 中国材料装备先进企业

浙江晶盛机电（中国）：到 2024 年，该公司将在全球范围内出货超过 200 台 PVT 炉，约占安装量的 26%。晶盛已与台湾和韩国建立合作伙伴关系，涉足 8 英寸晶体炉的开发。

SICC材料（中国）：SICC 在熔炉制造领域占有重要份额，到 2024 年交付量将超过 140 台。该公司运营三个 SiC 晶体生产基地，每年生产超过 3500 万片晶圆，主要供应电动汽车和工业功率器件市场。

投资分析与机会

碳化硅熔炉市场吸引了大量资本涌入，特别是来自半导体财团、政府激励措施和垂直集成设备制造商的资本流入。 2023 年，全球将投资超过 21 亿美元建设新的碳化硅炉制造设施。中国以 58% 的投资领先，建设了 18 条新的熔炉生产线。美国半导体制造商获得了 4.2 亿美元的资金，用于本地熔炉组装和工艺创新。欧洲通过《欧洲芯片法案》承诺投入超过 6.1 亿美元用于开发 SiC 制造生态系统，其中包括 8 个专注于高效熔炉设计的新研发中心。 2023 年，针对致力于小型化、人工智能控制熔炉系统的初创公司完成了超过 25 笔风险投资交易。公私合作伙伴关系支持 12 家国际合资企业开发钙钛矿兼容的 SiC 衬底。到 2024 年，对低排放坩埚和闭环热回收等绿色制造工艺的投资将达到 2.3 亿美元。全球约 46% 的熔炉生产商报告称，已向印度和巴西等二级市场扩张，寻求更低的劳动力成本和未开发的工业需求。到 2024 年，在更高的良率和产品差异化的推动下，熔炉项目的平均投资回报时间从 6.4 年提高到 4.9 年。亚洲出现了熔炉系统的租赁模式，已有 70 多套设备按照基于绩效的租赁合同交付。这些投资模式标志着各大洲向大批量、高精度制造能力的转变。

新产品开发

碳化硅晶体生长炉的创新集中在增加晶体尺寸、最大限度地减少缺陷和提高能源效率。 2023 年，推出了超过 34 种新熔炉型号，配备了升级的热室和基于人工智能的过程控制。全封闭自动化系统使劳动力依赖度降低了31%。住友电工推出了兼容 200 毫米的炉平台，可将冷却循环期间的铸锭裂纹减少 45%。 Materials Research Furnaces 推出了模块化炉组件，将维护成本降低了 28%，并将每季度的停机时间减少到 6 小时以下。 TankeBlue 推出了一款具有 7 区气流调节功能的 CVD 炉，可将外延层均匀性提高 21%。中国实验室测试的石墨烯涂层坩埚将运行周期延长了 2,000 小时，并将颗粒污染降低了 17%。多家公司推出了数字孪生模拟器，通过预测分析帮助在物理试验前优化熔炉配方。到 2024 年，超过 60% 的新熔炉预先集成了远程监控仪表板，从而能够对过程异常情况发出实时警报。创新还集中在能够在 PVT 和 CVD 模式之间切换的混合炉平台。日本部署了两个试点系统用于双层生长应用，使吞吐量提高了 1.6 倍。欧洲研究机构正在进行磁场辅助生长的研究，初步试验显示轴向热梯度控制提高了 13%。

近期五项进展

• 2023年4月，浙江晶盛推出了支持200毫米晶体生长的第六代PVT炉型号。
• 2023年6月，中金材料在河北开设了第三个生产基地，拥有75台新熔炉。
• 2023 年 9 月，住友电工开发了人工智能驱动的坩埚监控系统。
• 2024 年 1 月，Materials Research Furnaces 发布了一款用于航空航天级晶体的混合 PVT-CVD 炉。
• 2024 年 3 月，TankeBlue Semiconductor 发货了第 500 台高通量 CVD 炉装置。

碳化硅（SiC）晶体生长炉市场报告覆盖范围

本报告对全球碳化硅晶体生长炉市场进行了全面分析，涵盖产量、炉技术、区域安装和竞争格局。截至 2024 年，全球有超过 780 个运行炉，每月生产超过 300,000 个 SiC 晶圆，以支持不断扩大的半导体、汽车和工业领域。该报告评估了 PVT 和 CVD 系统等关键熔炉类型，指出由于卓越的晶体质量，66% 的人倾向于 PVT。对半导体制造、电力电子和高频设备等领域的应用进行了分析，使用数据显示全球超过 62% 的熔炉专用于芯片制造。该研究提出了区域前景，显示亚太地区以超过 560 台的数量领先，并强调了北美、欧洲和新兴中东市场的扩张努力。浙江晶盛、上金材料等领先企业的概况包括熔炉产量统计、区域扩张和创新管道。详细介绍了 2023 年至 2024 年的投资趋势，超过 21 亿美元用于熔炉开发。超过 34 个新产品发布已被列入目录，强调自动化、能源回收和减少缺陷。该报告还涵盖了全球参与者的五项主要发展，包括对磁场辅助生长、数字孪生和石墨烯涂层坩埚的见解。该报告通过硅锭产量、产量提高和能源优化的量化指标，为整个碳化硅晶体生长炉价值链的利益相关者提供战略参考。