3D NAND 让刻蚀设备在晶圆厂设备投资中的价值量占比从 2D 时代的 15% 跃升至 50%，高深宽比（High Aspect Ratio，HAR）刻蚀成为决定存储芯片堆叠层数与良率的核心工艺。国产设备在高深宽比刻蚀上已具备明确的自主突破路径，中微公司的 Primo SSC HD-RIE 已针对 64 层及以上 3D NAND 完成产品开发，但该细分领域整体仍由海外厂商主导，国产替代正处于从“验证导入”走向“规模放量”的关键窗口期。
高深宽比刻蚀：3D NAND 的核心战场与海外垄断现状
3D NAND 通过垂直堆叠存储单元来提升容量，层数越多，所需的深孔、深槽刻蚀深度越大、宽深比越高，对设备在极高离子能量下的刻蚀能力提出了严苛要求。在刻蚀设备的两大技术路线中，电容性等离子体刻蚀（CCP）正是承担 NAND 深斜孔槽刻蚀的主力设备，其面临的核心挑战就是极高离子能量下对高深宽比结构的刻蚀能力。
从市场格局看，全球干法刻蚀设备市场高度集中，泛林半导体（拉姆研究）、东京电子、应用材料三家合计份额约 90%。在 CCP 领域，泛林半导体与东京电子是传统主导者，而用于 3D 存储芯片的高深宽比刻蚀，此前长期由国外设备公司垄断。国产厂商中，中微公司在大陆刻蚀设备市场份额约 20%，但其在 CCP 产品线上明确存在的短板之一，正是用于 3D 存储芯片的高深宽比刻蚀。
中微与北方华创：两条国产突破路径
国产设备在高深宽比刻蚀上的攻坚，主要由中微公司和北方华创推进，但路径各有侧重。
中微公司在 CCP 领域积累深厚，其 Primo SSC HD-RIE 型号于 2016 年推出，在 Primo SSC AD-RIE 基础上优化了刻蚀反应气体的气流分布并改进下电极设计，可实现超高脉冲射频功率，官方定位即面向 64 层及以上 3D NAND 芯片制造。在技术能力上，中微的 CCP 设备已覆盖 65nm 至 5nm 制程，并进入台积电 7nm 和 5nm 产线，是唯一进入台积电供应链的国产刻蚀设备厂商。针对高深宽比刻蚀这一短板，相关产品开发工作推进顺利，后续有望补齐其在 CCP 领域的版图。
北方华创则主要深耕硅刻蚀（ICP）与金属刻蚀，核心设备制程达 28nm，更先进的 14nm 工艺处于验证阶段。在存储客户导入方面，北方华创的硅槽刻蚀设备已在长江存储的招标中中标，其中 2020 年 8 月有两笔分别涉及 3 台和 4 台的硅槽刻蚀设备采购记录，显示其在存储产线中已取得实质性的客户验证机会。
国产替代的验证窗口：扩产拉动与客户导入
国内存储大厂的扩产周期，为国产高深宽比刻蚀设备提供了宝贵的产线验证机会。从设备中标数据看，北方华创已进入长江存储、华虹系等国内主要晶圆厂的供应链，其刻蚀设备在国内晶圆厂中已获大规模应用。对国产设备厂商而言，进入存储大厂的产线进行批量验证，是提升良率数据、积累工艺经验、进而实现从“可用”到“好用”跨越的必要路径。
国产设备在高深宽比刻蚀上的最终突破，仍需以客户产线的量产验证结果和后续第三方公开数据为准。刻蚀设备行业具有极强的马太效应，率先通过头部存储客户验证并实现规模出货的厂商，有望在后续扩产周期中占据先机。
常见问题
3D NAND 为什么对刻蚀设备价值量提升如此显著？
3D NAND 通过增加堆叠层数提升容量，层数增加直接导致刻蚀步骤和难度大幅上升。刻蚀设备在 3D NAND 产线设备投资中的价值量占比达到 50%，远高于 2D NAND 时代的 15%，成为仅次于光刻之外最关键的设备环节之一。
中微公司的 Primo SSC HD-RIE 处于什么阶段？
Primo SSC HD-RIE 是面向 64 层及以上 3D NAND 制造的 CCP 刻蚀设备，于 2016 年推出。中微公司在高深宽比刻蚀技术上已完成突破，产品开发顺利，后续有望进入市场，补齐其在 CCP 领域的最后一块短板。
北方华创在 3D NAND 刻蚀上有哪些进展？
北方华创以硅刻蚀（ICP）和金属刻蚀为主，其硅槽刻蚀设备已在长江存储 2020 年的招标中中标，涉及多台设备采购，说明其产品已进入国内头部存储产线进行验证。但其核心制程仍为 28nm，更先进的 14nm 工艺尚处于验证阶段。