2016年前后,金博、超码等企业突破了低成本生产碳基复合材料的技术,使碳碳热场具备了经济性,从而开启了对石墨热场的规模化替代。 这一拐点的实质是"性能优势+成本可行"的叠加:碳基复合材料抗折强度≥150MPa,远高于等静压石墨的38-60MPa,导热系数<30 W/(m·K),隔热性明显更优;同时其"预制体+气相沉积"的制备路径更贴近大硅片趋势,部件体积越大,成本边际变动越小。替代进程在数据上清晰可见:坩埚用碳基复合材料占比从2010年不足10%升至2016年超50%,2020年进一步超95%。

拐点为何出现在2016年

在此之前,热场主要材料是石墨。碳基复合材料虽然性能占优,但受制于生产成本,难以大规模推广。金博、超码等企业实现低成本生产突破后,碳碳热场的经济性拐点随之到来,替代从坩埚等核心部件率先启动,并逐步向其他部件扩散。

各部件替代进度差异

热场是一系列部件的统称,不同部件的替代节奏并不一致:

部件2010年碳基复材占比2016年2020年
坩埚<10%>50%>95%
导流筒<10%<30%>60%
保温筒<10%<30%>55%
加热器<1%<3%<5%

坩埚替代最快,加热器则仍以等静压石墨为主,2020年石墨占比仍超95%。这说明替代并非全面铺开,而是沿着性能收益与工艺可行性最高的环节逐层推进。

性能与工艺的双重驱动

碳基复合材料的优势体现在两方面:一是抗折强度高,能承受更大重量,契合硅片变大、单炉投料量增加的趋势;二是隔热性更好,导热系数更低。工艺上,碳基路线先制预制体再沉积成件,类似"3D打印",而石墨路线需从整块材料中挖出部件,挖空部分即为损耗,因此部件越大,碳碳热场的成本优势越明显。

常见问题

碳碳热场替代石墨的关键拐点是什么?

关键拐点是2016年前后低成本生产碳基复合材料技术的突破。在此之前石墨是热场主要材料,突破之后碳碳热场逐渐成为主流,坩埚碳基复材占比当年即超过50%。

为什么加热器的替代进度明显慢于坩埚?

各部件对材料性能的要求和工艺适配度不同。坩埚等部件替代收益高、推进快,而加热器到2020年仍以等静压石墨为主,石墨占比超95%,碳基复合材料占比不足5%。

碳碳热场相比石墨热场的核心优势有哪些?

核心优势是抗折强度更高、隔热性更好,且制备工艺更贴近大硅片趋势。碳基复合材料抗折强度≥150MPa,等静压石墨为38-60MPa;导热系数方面碳基复合材料<30 W/(m·K),石墨为80-140 W/(m·K)。