3D NAND制造工艺的推进正在显著改变半导体设备的价值量结构。在2D NAND时代,刻蚀设备在晶圆厂设备投资中的价值量占比约为15%,而进入3D NAND时代后,这一比例已提升至50%,成为设备投资中占比最高的环节之一。这一结构性变化,叠加国内对半导体设备自主可控的政策导向,正在深刻影响国产刻蚀设备厂商在国内晶圆厂采购体系中的地位。
3D NAND如何重塑刻蚀设备需求
3D NAND的核心特征是芯片内部堆叠层数持续增加,这直接驱动了刻蚀设备需求的数量与质量双重升级。与2D结构相比,3D结构需要更多的高深宽比刻蚀工艺,例如中微公司推出的Primo SSC HD-RIE设备,正是为64层及以上3D闪存芯片制造而设计,用于满足更高深宽比孔、槽的刻蚀要求。
从设备类型看,刻蚀设备主要分为电容性等离子体刻蚀(CCP)和电感性等离子体刻蚀(ICP)两大类。CCP适用于逻辑芯片前段工艺中的栅侧墙、硬掩膜刻蚀,以及NAND中的深斜孔槽;ICP则多用于浅沟槽隔离、多晶硅栅、金属导线等工艺。在3D NAND制造中,两类设备均有广泛应用,而国产厂商中,中微公司的传统优势在CCP领域,北方华创则深耕ICP领域,形成了互补格局。
产业政策如何引导国产设备采购
国内对半导体设备自主可控的政策导向,是国产刻蚀设备进入晶圆厂采购体系的重要推动力。虽然官方资料未详细披露大基金、税收优惠、首台套等具体政策工具的落地细节,但从中微公司和北方华创在大陆市场的份额变化可以看出政策支持的成效:按SEMI估算,中微公司在大陆刻蚀设备市场的份额约为20%,北方华创约为6%,两者合计已超过四分之一,而泛林半导体仍占据约52%的份额。
政策的影响还体现在设备认证与准入环节。半导体设备进入晶圆厂产线需要经过严格的验证周期,国产设备厂商通过在中芯、华虹、长江存储等国内主流晶圆厂的持续中标,逐步积累了产线验证经验。例如,北方华创在长江存储的招标中获得了硅槽刻蚀设备等多批次订单,中微公司的CCP设备已覆盖65nm至5nm制程,并进入台积电7nm和5nm产线。这些进展表明,政策引导下的国产替代正从“可用”向“好用”过渡。
国产刻蚀设备厂商的竞争位势
当前全球刻蚀设备市场高度集中,泛林半导体、东京电子和应用材料三家合计份额约90%。国产厂商中,中微公司全球份额约1.37%,但在大陆市场已达20%,显示出较强的本土竞争力。中微公司目前正从CCP向ICP领域拓展,其ICP设备制程已达28nm,并积极研发面向5nm逻辑芯片和1Xnm内存芯片的下一代产品;北方华创的ICP设备同样达到28nm制程,14nm工艺已进入验证阶段。
值得关注的是,中微公司在CCP领域的部分产品效果已追平泛林半导体,并成为唯一进入台积电供应链的国产刻蚀设备厂商。不过,在用于逻辑芯片的大马士革刻蚀和用于3D存储芯片的高深宽比刻蚀方面,中微公司此前存在短板,相关产品开发工作正在推进中。
常见问题
3D NAND对刻蚀设备价值量提升有多大影响?
根据行业数据,刻蚀设备在2D NAND制造中的价值量占比约为15%,而在3D NAND制造中提升至50%。这主要源于3D结构增加了堆叠层数,需要更多次的刻蚀工艺来完成高深宽比结构的加工。
国产刻蚀设备在国内市场的份额如何?
按SEMI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%。尽管泛林半导体仍以约52%的份额占据主导,但国产厂商的合计份额已超过四分之一,且在中芯、华虹、长江存储等国内晶圆厂中持续获得订单。
政策支持对国产设备采购的影响体现在哪些方面?
政策影响主要体现在两方面:一是通过产业政策引导国内晶圆厂优先采购国产设备,为厂商提供产线验证机会;二是设备认证周期中,国产厂商通过持续中标积累量产经验,逐步缩小与国际厂商在技术验证上的差距。具体政策工具的细节,建议以官方后续公布为准。