Analyse der Anwendungen und Entwicklungsperspektiven von SiC-Keramik in der Halbleiter- und Photovoltaikbranche

Siliziumkarbid (SiC) verfügt als wichtiges High-End-Keramikmaterial über hervorragende Eigenschaften wie Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, mechanische Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Diese Eigenschaften machen es äußerst vielversprechend für Anwendungen in High-Tech-Bereichen wie Halbleitern, Kernenergie, Verteidigung und Raumfahrttechnik. Laut Statistik ist die Marktgröße vonSiliziumkarbidkeramikin China erreichte er im Jahr 2022 15,656 Milliarden RMB, während die globale Marktgröße im selben Jahr 48,291 Milliarden RMB betrug. Unter Berücksichtigung des Branchenentwicklungsumfelds und der Marktdynamik wird erwartet, dass der globale Markt für Siliziumkarbidkeramik im Prognosezeitraum mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,37 % wachsen wird, wobei die Gesamtmarktgröße bis zum Jahr voraussichtlich 69,686 Milliarden RMB erreichen wird 2028. Im Folgenden finden Sie eine Analyse der Anwendungen und Aussichten vonSiliziumkarbidkeramikin den Bereichen Halbleiter und Photovoltaik.

Semicorex SiC-Keramikkomponenten für Halbleiter- und Photovoltaikgeräte

Was Rollen bewirkenSiliziumkarbid-KeramikPräzisionskomponenten spielen in Halbleitergeräten eine Rolle?

Siliziumkarbid-Keramik-Schleifscheiben:Wenn Schleifscheiben aus Gusseisen oder Kohlenstoffstahl gefertigt sind, haben sie eine kurze Lebensdauer und einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei der Bearbeitung von Siliziumwafern, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsschleifen oder -polieren, erschweren der Verschleiß und die thermische Verformung der Schleifscheiben die Gewährleistung der Ebenheit und Parallelität der Siliziumwafer. Der Einsatz von Siliziumkarbid-Keramik-Schleifscheiben mit hoher Härte und minimalem Verschleiß sowie einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ähnlich dem von Siliziumwafern ermöglicht ein Hochgeschwindigkeitsschleifen und Polieren.

Vorrichtungen aus Siliziumkarbid-Keramik:Bei der Herstellung von Siliziumwafern ist häufig eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung erforderlich. Aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit werden Vorrichtungen aus Siliziumkarbid für den Transport verwendet. Sie können auch mit diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) beschichtet werden, um die Leistung zu verbessern, Waferschäden zu reduzieren und Verunreinigungen zu verhindern.

Siliziumkarbid-Werkstückstufen:Beispielsweise ist der Werkstücktisch in einer Fotolithografiemaschine für die Durchführung der Belichtungsbewegungen verantwortlich. Es erfordert eine hochpräzise Hochgeschwindigkeitsbewegung mit großem Hub und sechs Freiheitsgraden im Nanometerbereich. Für eine Fotolithographiemaschine mit einer Auflösung von 100 nm, einer Überlagerungsgenauigkeit von 33 nm und einer Linienbreite von 10 nm muss die Positionierungsgenauigkeit des Werkstücktisches 10 nm erreichen, wobei die Schritt- und Scangeschwindigkeiten von Maske und Wafer gleichzeitig 150 nm/s bzw. 120 nm/s betragen. Die Scangeschwindigkeit der Maske sollte etwa 500 nm/s betragen und der Werkstücktisch muss eine sehr hohe Bewegungsgenauigkeit und Stabilität aufweisen.

Schematische Darstellung der Werkstückstufe und der Mikrobewegungsstufe (Teilquerschnitt)

Wie wird der milliardenschwere Markt für Halbleiterausrüstung die Entwicklung vorantreiben?Siliziumkarbidkeramik?

Laut SEMI (International Semiconductor Industry Association) hat der Bau von Waferfabriken dazu geführt, dass der Gesamtumsatz mit Halbleiterausrüstung in zwei aufeinanderfolgenden Jahren die 100-Milliarden-Dollar-Marke überschritten hat. Im Jahr 2022 erreichte der weltweite Umsatz mit Halbleiterausrüstung etwa 108,5 Milliarden US-Dollar. Während Halbleitergeräte scheinbar aus Metall und Kunststoff bestehen, enthalten sie viele hochtechnische Präzisionskeramikkomponenten. Der Einsatz von Präzisionskeramik in Halbleitergeräten ist weitaus umfangreicher, als man sich vorstellen kann. Daher wird mit dem robusten Wachstum der Halbleiterindustrie in China die Nachfrage nach hochwertigen Keramikbauteilen weiter steigen. Siliziumkarbid bietet aufgrund seiner hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften breite Anwendungsaussichten in kritischen Gerätekomponenten für integrierte Schaltkreise.

Wie sindSiliziumkarbidkeramik Im Photovoltaik-Bereich eingesetzt?

In the photovoltaic industry, SiliziumkarbidkeramikAufgrund des starken Wachstums der Branche werden Boote zu einem entscheidenden Material im Produktionsprozess von Photovoltaikzellen. Die Marktnachfrage nach diesen Materialien steigt. Derzeit werden Quarzmaterialien häufig für Boote, Bootskästen und Rohre verwendet. Aufgrund der Beschränkungen nationaler und internationaler Quellen für hochreinen Quarzsand ist die Produktionskapazität jedoch gering und hochreines Quarzsand weist ein enges Angebot-Nachfrage-Verhältnis mit langfristig hohen Preisen und kurzer Lebensdauer auf. Im Vergleich zu QuarzmaterialienBoote aus Siliziumkarbid-Material, Bootskästen und Rohrprodukte weisen eine gute thermische Stabilität auf, verformen sich bei hohen Temperaturen nicht und setzen keine schädlichen Schadstoffe frei, was sie zu einem hervorragenden Ersatz für Quarzprodukte macht. Sie haben eine Lebensdauer von über einem Jahr, was die Nutzungskosten und die Ausfallzeiten der Produktionslinie für Wartungsarbeiten erheblich reduziert, was zu deutlichen Kostenvorteilen und breiten Anwendungsaussichten im Photovoltaikbereich führt.

Semicorex Wafer-Bootsträger

Wie kannSiliziumkarbidkeramikals Absorbermaterialien in Solarstromanlagen eingesetzt werden?

Solarthermische Turmkraftwerke werden wegen ihrer hohen Konzentrationsverhältnisse (200–1000 kW/m²), hohen thermischen Zyklustemperaturen, geringen Wärmeverlusten, einfachen Systemen und hohem Wirkungsgrad hoch geschätzt. Der Absorber, eine Kernkomponente des solarthermischen Turm-Stromerzeugungssystems, muss Strahlungsintensitäten standhalten, die 200–300 Mal stärker sind als natürliches Licht, und bei Betriebstemperaturen von über 1000 °C. Daher ist seine Leistung entscheidend für die Stabilität und Effizienz des thermischen Stromerzeugungssystems. Herkömmliche Metallabsorber haben begrenzte Betriebstemperaturen, weshalb Keramikabsorber ein neuer Forschungsschwerpunkt sind.AluminiumoxidkeramikAls Absorbermaterialien werden üblicherweise Cordierit-Keramik und Siliziumkarbid-Keramik verwendet. Darunter,Siliziumkarbidkeramikhaben im Vergleich zu Aluminiumoxid- und Cordierit-Keramikabsorbern eine überlegene Hochtemperaturleistung. Siliziumkarbid-Absorber können eine Austrittslufttemperatur von bis zu 1200 °C ohne Materialabbau erreichen.

Absorberturm eines Solarthermiekraftwerks

Was sind die Marktwachstumsaussichten?Siliziumkarbidkeramikin der Photovoltaik-Branche?

Derzeit nehmen die Photovoltaik-Penetrationsraten in den großen globalen Volkswirtschaften stetig zu. Unter der Führung nationaler Richtlinien und angetrieben durch die Marktnachfrage hat sich Photovoltaik aufgrund der erheblichen Senkung der Kosten für die Stromerzeugung aus Photovoltaik zur weltweit wirtschaftlichsten Stromquelle entwickelt. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) wird erwartet, dass die weltweit installierte Photovoltaikkapazität von 2020 bis 2030 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 21 % auf fast 5 TW ansteigt, wobei Photovoltaik 33,2 % der weltweit installierten Stromkapazität ausmacht 9,5 %. Im Jahr 2022 stieg die weltweite Photovoltaik-Produktionskapazität um mehr als 70 % auf fast 450 GW, wobei über 95 % der neuen Kapazität auf China entfielen. In den Jahren 2023 und 2024 wird sich die weltweite Photovoltaik-Produktionskapazität voraussichtlich verdoppeln, wobei wiederum 90 % des Anstiegs auf China entfallen. Nach Angaben der China Photovoltaic Industry Association verzeichnete die Produktion von Photovoltaikzellen in China von 2012 bis 2022 ein kontinuierliches Wachstum mit einer jährlichen durchschnittlichen Wachstumsrate von 31,23 %. Im Juni 2023 betrug die kumulierte installierte Photovoltaikleistung in China etwa 470 Millionen kW und ist damit nach Kohlekraft die zweitgrößte Energiequelle in China. Die starke Nachfrage nach Neuinstallationen treibt weiterhin das Wachstum der Nachfrage nach Photovoltaikzellen voran und treibt den Ersatzbedarf dafür in die HöheSiliziumkarbid-Booteund Bootsboxen in der Photovoltaikindustrie. Es wird prognostiziert, dass bis 2025Strukturkeramik aus SiliziumkarbidDer Anteil der in der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie eingesetzten Solarenergie wird 62 % ausmachen, wobei der Anteil der Photovoltaik von 6 % im Jahr 2022 auf 26 % steigen wird und damit der am schnellsten wachsende Bereich ist. Die hohe Stabilität und die mechanischen Eigenschaften der Siliziumkarbidkeramik erweitern ihr Anwendungsspektrum. Da die Anforderungen der Industrie an hohe Präzision, hohe Verschleißfestigkeit und hohe Zuverlässigkeit mechanischer Komponenten oder elektronischer Geräte im In- und Ausland steigen, wächst das Marktentwicklungspotenzial fürSiliziumkarbidkeramikProdukte ist enorm.**

Wir bei Semicorex sind spezialisiert aufSiC-Keramikund andere Keramikmaterialien, die in der Halbleiterherstellung verwendet werden. Wenn Sie Fragen haben oder weitere Informationen benötigen, zögern Sie bitte nicht, mit uns Kontakt aufzunehmen.

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