3D NAND 的层数堆叠正在显著改变刻蚀设备在晶圆制造中的价值占比:从 2D NAND 时代的 15% 提升至 3D NAND 时代的 50%,刻蚀环节由此成为存储芯片制造中价值量最高的设备环节之一。在全球市场,泛林半导体、东京电子、应用材料三家合计占据约 90% 的份额,其中泛林半导体以 46.71% 的市占率稳居龙头。国产厂商中,中微公司和北方华创是挑战这一格局的主要力量,但两者技术路线与竞争位置存在明显差异。

全球格局:三家垄断,泛林领跑

刻蚀设备市场高度集中。从全球干法刻蚀设备市场份额看,泛林半导体(46.71%)、东京电子(25.57%)、应用材料(16.96%)合计占比约 90%,泛林半导体是绝对龙头。在大陆市场,泛林半导体同样以 52% 的份额领先,国产厂商中微公司和北方华创分别占据 20% 和 6% 的份额,位居大陆市场的第二和第五位。

3D NAND 的兴起是刻蚀设备需求增长的核心驱动力。随着存储芯片从 2D 向 3D 结构演进,叠堆层数不断增加,对刻蚀设备的数量和质量都提出了更高要求,刻蚀设备在产线中的价值量占比从 2D NAND 的 15% 跃升至 3D NAND 的 50%。

国产双雄:CCP 与 ICP 的差异化布局

中微公司和北方华创虽然常被并列提及,但两家公司的产品布局差异显著。

中微公司的核心优势在 CCP(电容性等离子体刻蚀)领域。其 CCP 设备制程工艺从 65nm 一路提升至 5nm,覆盖约七成介质刻蚀应用,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。同时,中微公司已从 2012 年开始自主研发 ICP 设备,目前制程达到 28nm,正式切入北方华创的传统优势领域。

北方华创则深耕 ICP(电感性等离子体刻蚀)和金属刻蚀,核心设备制程达到 28nm,更先进的 14nm 工艺已进入验证阶段。作为国内设备品类最全的平台型龙头企业,北方华创产品覆盖刻蚀、薄膜沉积、清洗等多个大类,ICP 设备累计出货量已超过 1000 台。

维度中微公司北方华创
核心路线CCP(传统优势)、ICP(新切入)ICP、金属刻蚀
CCP 制程65nm–5nm 量产
ICP 制程28nm 量产28nm 量产,14nm 验证中
大陆市场份额20%6%

追赶空间:高深宽比刻蚀是关键战场

尽管国产替代进展显著,但在高端领域仍有明确差距。3D NAND 制造所需的高深宽比刻蚀,以及逻辑芯片用的大马士革刻蚀,目前仍由国外设备公司垄断。中微公司在 CCP 领域已实现技术突破,高深宽比刻蚀产品开发顺利,有望补齐 CCP 版图的最后一块拼图。

从技术对比看,在 CCP 的 5nm 制程上,中微公司已实现量产,与泛林半导体处于同一梯队;但在更先进的 3nm 节点,泛林半导体已进入验证阶段,中微公司仍处于研发中。ICP 领域,国产厂商在 14nm/7nm 节点均处于验证阶段,5nm/3nm 尚未布局。国产厂商能否在 3D NAND 高深宽比刻蚀等高端领域实现突破,将决定其能否进一步挑战泛林半导体的龙头地位。

常见问题

为什么 3D NAND 会大幅提升刻蚀设备的价值量?

3D NAND 通过增加叠堆层数来提升存储密度,层数越多,需要刻蚀的高深宽比结构就越复杂、次数也越多。这使得刻蚀设备在产线中的价值量占比从 2D NAND 的 15% 提升至 3D NAND 的 50%,成为价值量最高的设备环节。

中微公司和北方华创的技术路线有何不同?

中微公司的传统优势在 CCP(电容性等离子体刻蚀),主要用于介质材料刻蚀,制程已覆盖 5nm;北方华创则深耕 ICP(电感性等离子体刻蚀)和金属刻蚀,核心制程为 28nm,14nm 正在验证中。两家公司此前竞争并不激烈,但中微公司切入 ICP 赛道后,未来将与北方华创正面竞争。

国产厂商在哪些领域仍落后于泛林半导体?

主要差距集中在 3D 存储芯片的高深宽比刻蚀和逻辑芯片的大马士革刻蚀,这两个领域目前仍由国外设备公司垄断。此外,在更先进的 3nm 制程节点,泛林半导体已进入验证阶段,而中微公司仍处于研发阶段。

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