3D NAND把刻蚀设备在晶圆厂资本开支中的价值量占比从15%推高到50%,产业链上最直接的受益者是具备高深宽比刻蚀能力的设备商,其次是其上游核心零部件供应商;而在国产替代背景下,中微公司、北方华创等国产刻蚀设备商是格局重塑中的关键卡位者。这一变化的底层机制在于,3D NAND通过增加叠堆层数提升存储密度,叠堆层数越多,对刻蚀深孔、深槽的需求就越大,刻蚀工序的数量与难度同步跃升,从而驱动刻蚀设备价值量占比大幅提升。
价值量跃升的底层机制
从2D NAND到3D NAND,晶圆厂设备投资结构发生了显著变化。根据行业数据,刻蚀设备在资本开支中的占比从2D时代的15%提升至3D时代的50%,而同期光刻设备的占比则从20%下降至8%。这一升一降的核心原因在于:3D NAND不再依赖光刻精度微缩,而是通过垂直堆叠层数来提升容量,每增加一层堆叠,就需要用刻蚀工艺在介质材料上加工出更深的高深宽比孔槽。因此,刻蚀设备的数量需求和单台价值量同步上升,成为3D NAND产线中价值量最高的设备类别。
产业链各环节的受益逻辑
设备商:议价能力与格局集中并存
刻蚀设备市场高度集中,全球范围内泛林半导体、东京电子、应用材料三家公司合计占据约90%的市场份额,其中泛林半导体一家在全球和大陆市场的占比均达到50%左右。在3D NAND扩产周期中,具备高深宽比刻蚀能力的设备商对晶圆厂拥有较强议价能力——因为这类设备技术门槛高、可替代性低,晶圆厂为了保障产能爬坡,愿意为先进刻蚀设备支付溢价。
国产设备商:从追赶到卡位
国产替代是这条产业链上最具确定性的增量逻辑。在大陆市场,中微公司已占据约20%的份额,北方华创约6%。中微公司的传统优势在CCP(电容性等离子体刻蚀)领域,其产品覆盖65nm至5nm制程,并已进入台积电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;在3D NAND领域,其高深宽比刻蚀产品已支持64层及以上3D闪存芯片制造。北方华创则深耕ICP(电感性等离子体刻蚀)和金属刻蚀,核心设备制程达28nm,14nm工艺处于验证阶段,其ICP设备在大陆晶圆厂中已大规模应用。
上游零部件:随设备放量间接受益
刻蚀设备由多个真空反应腔和主机传递系统组成,核心零部件包括反应腔、射频电源、气体输送系统等。随着3D NAND产线对刻蚀设备采购量的持续增加,上游零部件供应商的出货规模也随之扩大。不过,零部件环节的受益程度取决于设备商的国产化率提升节奏,目前这一环节的公开数据有限,需以厂商后续披露及第三方跟踪为准。
常见问题
3D NAND为什么需要更多刻蚀?
3D NAND通过垂直堆叠存储单元来提升容量,堆叠层数越多,需要在介质材料上刻蚀出越深的高深宽比孔槽。刻蚀工序的数量和难度因此大幅增加,刻蚀设备在晶圆厂设备投资中的占比从2D时代的15%提升至3D时代的50%。
中微公司和北方华创在刻蚀领域有何差异?
中微公司的传统优势在CCP(介质刻蚀),覆盖65nm至5nm制程,产品已进入台积电供应链;北方华创则深耕ICP(硅刻蚀)和金属刻蚀,核心设备制程达28nm,14nm处于验证阶段。两家公司在ICP赛道存在正面竞争。
国产刻蚀设备商在大陆市场的份额如何?
根据SEMI的估算,中微公司和北方华创在大陆刻蚀设备市场的份额分别约为20%和6%。虽然泛林半导体仍以约52%的份额占据主导,但国产厂商已具备较强的替代能力,尤其在3D NAND扩产周期中,国产设备的验证和导入机会持续增加。