國內(nèi)8吋SiC晶圓線24年通線？3個關鍵問題需重視

首先是爐體和精密加工件。在SiC電阻爐中，爐體的成本僅次于石墨件，這是因為爐體的漏率會直接影響長晶爐的真空度，因此對于爐體和加工件（彎頭、直通連接件等）的精度提出非常高的要求。中科九微的爐體加工車間是國內(nèi)規(guī)模最大的，并且引進了眾多國外最先進的設備，可以確保實現(xiàn)更高的加工精度，與此同時，他們還建造了完全自動化的表面處理車間，能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的工藝控制，兩者的結合可為長晶爐設備廠商提供表鍍效果均勻性和真空度更好的爐體和加工件，滿足8英寸SiC設備對高真空度、極低漏率的要求。

其次是蝶閥和真空規(guī)。在SiC晶體生長和外延生長設備中，普遍要求對反應腔室的真空壓力進行快速和準確控制。目前許多設備的真空壓力基本在絕對壓力10-400Torr的真空度范圍內(nèi)，通過使用電動蝶閥基本可以達到1%以內(nèi)的控制精度。但是中科九微的蝶閥結合自研的真空規(guī)，可以滿足8英寸SiC晶體生長要求，真空度范圍可控制在0.1Torr，并滿足0.1%精度控制的要求。

第三是新型插板閥。據(jù)中科九微介紹，由于SiC長晶爐的尺寸相對較小，因此對內(nèi)部空間的要求比較高，所以他們正在推廣端面驅(qū)動插板閥，相比常規(guī)的直驅(qū)插板閥，其尺寸可縮小30%，速度快30%。與此同時，這種端面驅(qū)動插板閥的低振動性也有助于提升SiC長晶良率。該公司表示，插板閥與分子泵之間連接，以及插板閥與爐體直接連接的振動越小，對長晶工藝的影響也就越小。

第四是脂潤滑分子泵。據(jù)了解，中科九微的產(chǎn)品具有調(diào)壓速度快、精度高等顯著優(yōu)勢，以調(diào)壓速度為例，其產(chǎn)品較國內(nèi)同口徑分子泵的轉(zhuǎn)速提高約20%，抽速提高10-15%左右。

中科九微是由中國科學院微電子研究所、中科九微控股集團于2018年聯(lián)合成立，是一家以真空部件為核心的高科技公司，其優(yōu)勢真空部件包括干式真空泵、分子泵、真空閥門、真空腔體及精密加工件、真空薄膜規(guī)、真空壓力開關等。由于精度、穩(wěn)定性及耐用性更高，目前中科九微的真空部件已經(jīng)受到了SiC長晶爐和外延爐頭部廠商的高度認可。

打破卡脖子最后防線

真空規(guī)、蝶閥實現(xiàn)國產(chǎn)替代

從眾多信息來看，接下來2年是8英寸SiC的關鍵期，SiC企業(yè)除了要加快提升晶體良率外，可能還需要提前進行產(chǎn)能布局，這涉及到長晶爐和外延爐的設備訂購，可能會因為“卡脖子”部件而影響整體產(chǎn)線的量產(chǎn)進度。

盡管SiC長晶爐和SiC外延爐的國產(chǎn)化率是整個產(chǎn)業(yè)鏈中最高的，然而截至目前，這些設備的核心部件的進口依賴度依舊較高。

以SiC長晶爐為例，整個長晶系統(tǒng)的主要構成包括：加熱單元、真空單元、爐體等。其中，加熱單元中的等靜壓石墨主要采用進口產(chǎn)品，真空單元的薄膜真空計和蝶閥等關鍵部件也高度依賴進口。

SiC長晶爐構成與核心部件示意圖 來源：行家說Research

“行家說三代半”在調(diào)研中了解到，2023年進口高端石墨件的價格在高峰期增長了3倍左右，而SiC襯底價格卻下降10%以上，對襯底廠商的成本控制提出非常高的要求。與此同時，部分自制SiC長晶爐的襯底廠商在擴產(chǎn)過程中，需要提前數(shù)個月對進口的泵、閥等真空部件進行備貨，增加了襯底廠商資金壓力。

可喜的是：在SiC裝備的真空系統(tǒng)部件領域，已有代表性企業(yè)在泵、閥、真空規(guī)等核心部件國產(chǎn)替代進程中邁出了重要的一大步。

近期，“行家說三代半”了解到，中科九微已攻破“卡脖子”技術難題，實現(xiàn)了真空規(guī)和蝶閥國產(chǎn)平行替代，填補了該領域的技術空白。

為了搶占高端真空部件市場新高地，中科九微經(jīng)過多年的專注研發(fā)，終于啃下了產(chǎn)業(yè)里最硬的骨頭——薄膜真空規(guī)和高速低漏率蝶閥，目前這兩款產(chǎn)品即將在SiC設備行業(yè)“闖”出一番陣地，有望在真空部件業(yè)內(nèi)樹立創(chuàng)新性榜樣。

據(jù)了解，目前我國真空設備的大部分部件已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但真空規(guī)和蝶閥等核心部件的國產(chǎn)化率極低，高度依賴萬機儀器（MKS）、英?？担↖NFICON）和VAT等公司的產(chǎn)品。在此背景下，“通過國產(chǎn)替代，既縮短產(chǎn)品交期，又能降低部件采購和備貨成本”成為了下游SiC廠商的普遍訴求。

中科九微公司負責人透露，為了響應國家經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展號召，在國產(chǎn)高端真空部件領域?qū)崿F(xiàn)進口替代，逐步解決卡脖子難題，中科九微深度主導和參與了多個國家02專項重大項目，依托中科院微電子所的研發(fā)能力，并結合自身的產(chǎn)業(yè)化能力和優(yōu)勢，開展高性能電容薄膜真空規(guī)和蝶閥的研發(fā)與關鍵技術研究。

據(jù)介紹，中科九微的薄膜真空規(guī)的關鍵技術包括：特種鎳基合金材料冶煉技術；高強度、低蠕變、恒彈性合金膜片；極微弱信號探測電路；抗溫漂、高熱穩(wěn)定性電極；以及抗沉積氣體流道。該項目已經(jīng)通過了國家專家組驗收，經(jīng)鑒定，中科九微的薄膜真空規(guī)與蝶閥產(chǎn)品達到已達到國外同類產(chǎn)品同等指標水平，率先在半導體IC制程等重要領域?qū)崿F(xiàn)應用。

經(jīng)過多年的技術儲備，中科九微已經(jīng)具備薄膜真空規(guī)全部的自主知識產(chǎn)權，從膜片到sensor都實現(xiàn)了自主自制，而國內(nèi)大部分廠家主要采用進口膜片。而且目前國內(nèi)只有中科九微的真空規(guī)可將真空度控制在0.1 Torr，其零點穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性可以與MKS公司的金屬薄膜規(guī)一致，超越了歐洲某廠商的陶瓷膜片薄膜規(guī)。

真空蝶閥方面，中科九微表示，此前國內(nèi)SiC設備主要依賴進口蝶閥，而最近他們已經(jīng)實現(xiàn)了進口替代。并且相比國內(nèi)外蝶閥競品，中科九微產(chǎn)品的特色技術是完全自主知識產(chǎn)權的人工智能（AI）算法，這種AI算法可以為SiC設備帶來3大好處，首先是調(diào)壓時間偏差非常小，可實現(xiàn)更高的調(diào)壓精度；其次是工藝壓力調(diào)節(jié)時間更快；第三是由于調(diào)壓預判更精準，不需要頻繁地切換，因此蝶閥壽命更長，可以降低客戶的使用成本。

國產(chǎn)化大幅降低成本?

定制化助力創(chuàng)新超越

中科九微不僅解決了一系列核心真空部件“卡脖子”問題，而且國產(chǎn)化進程也幫助客戶大幅降低了部件的采購成本。

以實現(xiàn)大規(guī)模商用的分子泵為例，國外廠商的交期通常長達2-3個月，增加了設備廠商的備貨資金壓力和交期風險，2018年中科九微就推出了脂潤滑分子泵，其年產(chǎn)近萬套的車間產(chǎn)能不僅可以大幅壓縮交期，同時其部件成本也比國外廠商降低了15%以上。

此外，針對SiC晶體生長設備，中科九微還推出了漸變式螺桿干泵機組，該產(chǎn)品可以節(jié)省電費，并且使用壽命更長。據(jù)介紹，中科九微的干泵采用特制的永磁同步水冷電機及變頻器，比同類產(chǎn)品節(jié)能30%，達到歐盟IE4節(jié)能等級。同時通過添加涂抹改質(zhì)劑，可減少PM次數(shù)，有效延長運行壽命。

除了SiC長晶爐外，中科九微還集結優(yōu)勢資源，圍繞SiC外延設備、SiC粉料CVD合成設備進行了真空產(chǎn)品的研發(fā)與制造。

例如他們的漸變式螺桿干泵機組已經(jīng)被國內(nèi)SiC外延設備頭部是廠商采用，除了上述優(yōu)點外，該產(chǎn)品的性能可對標日本廠商，并且不同于其他國內(nèi)廠商的螺桿需要外協(xié)加工，中科九微實現(xiàn)了從螺桿到控制器等核心技術的完全自制，工藝更可控。

此外，中科九微的薄膜真空規(guī)和腔室加工件也助力國內(nèi)客戶實現(xiàn)SiC外延設備的研發(fā)和量產(chǎn)，其腔室加工件具備更高的加工精度、真空度和耐腐蝕度。

從全球范圍來看，中科九微是極少能夠提供真空系統(tǒng)服務的公司，實現(xiàn)了從干泵、分子泵、插板閥、真空控壓真空監(jiān)測薄膜規(guī)，到爐體和腔體加工件的“全棧式”布局。不僅如此，中科九微還匯集真空部件領域最多的核心優(yōu)秀人才，因此不僅可以立足于介入一線用戶需求，不斷進行產(chǎn)品研發(fā)與升級，同時還能及時響應客戶的定制化需求，為客戶的創(chuàng)新突破提供幫助和建議。

以SiC電阻爐為例，由于從6英寸轉(zhuǎn)向8英寸，不僅長晶工藝在發(fā)生變化，爐體尺寸也在發(fā)生變化，設備廠商要迅速推出引領市場的長晶設備，繼續(xù)爐體等真空部件定制化開發(fā)和配合服務。

據(jù)中科九微介紹，“現(xiàn)階段，8英寸長晶爐采用的是非標加工件，涉及的爐體零件眾多，這對加工件廠商的定制化開發(fā)能力提出非常高的要求?！倍锌凭盼⒒诙嗄甑漠a(chǎn)品開發(fā)和客戶配合經(jīng)驗，對爐體設計和加工更為熟悉，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更快、更準的開圖和加工制作，為客戶節(jié)省更多的研發(fā)和生產(chǎn)時間。同時，中科九微還能夠為客戶提供有效的爐體設計建議，例如根據(jù)實際加工情況，讓客戶的爐體在表面光潔度、色卡等方面更具經(jīng)濟性。

無論是從降本角度，還是從地緣政治角度，高端真空零部件的國產(chǎn)化替代勢在必行，中科九微已經(jīng)打破當前困局，正在持續(xù)向高端真空零部件全面國產(chǎn)化沖鋒，未來他們還將給SiC行業(yè)帶來怎樣的驚喜，讓我們拭目以待。