3D NAND向高堆叠层数演进,正在显著改变芯片产线的设备投资结构:薄膜沉积设备在3D NAND产线资本开支中的占比从2D时代的18%提升至26%,而刻蚀设备占比则从20%大幅跃升至50%。与此同时,高端半导体设备的出口管制政策持续收紧,与国内产业扶持政策形成双向作用力,深刻影响着薄膜沉积环节的供应链格局与国产替代进程。

出口管制对3D NAND产线建设的影响

高端薄膜沉积设备,尤其是应用于先进制程和3D结构的原子层沉积(ALD)设备,长期由应用材料、东京电子、泛林半导体等国际巨头主导,在CVD、ALD、PVD各细分赛道均占据较高份额。出口管制政策若限制此类设备的对华供应,将直接拉长3D NAND产线的设备交付与调试周期,并抬高产线建设的综合成本。

对于已建成或在建的产线而言,管制风险也意味着后续设备维护、备件供应与工艺升级可能面临不确定性。这使得产线运营方在设备选型时,需要将供应链安全纳入与性能、成本同等重要的考量维度。

国内政策推动下的国产替代进程

面对外部管制压力,国内产业政策持续向半导体设备环节倾斜,薄膜沉积设备的国产替代已进入快车道。从主流存储产线的中标数据看,国产设备已实现初步批量导入:在长江存储的薄膜沉积设备采购中,北方华创在溅射PVD细分领域的中标份额占比可达20%左右,沈阳拓荆在CVD类设备中的总体占比约在2%至3%;华虹无锡、华力集成等产线的薄膜沉积设备国产化率总体在10%左右。

国产厂商的产品覆盖能力正在关键节点上实现突破。拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,其产品工艺已覆盖180至14nm制程的逻辑芯片及64层、128层的3D NAND,PEALD设备可应用于14nm及以下的逻辑芯片制造。北方华创则在溅射PVD领域形成优势,已推出多款覆盖90至14nm制程的PVD产品,并在ALD方向有所布局。两家公司在ALD这一“兵家必争之地”均已落子,为后续更高堆叠层数的3D NAND工艺储备技术能力。

政策不确定下的供应链策略

在出口管制规则存在变动可能的背景下,设备厂商与产线运营方均倾向于推进供应链多元化。对国产设备商而言,从单一品类向CVD、PVD、ALD多技术方向覆盖,是提升竞争力的关键路径;对晶圆厂而言,在关键工序上引入国产设备进行验证和量产导入,则是对冲外部供应风险的重要举措。

值得注意的是,薄膜沉积设备市场构成较为分散,占比最大的PECVD份额也仅为33%,各细分品类不存在明显的替代关系。这意味着国产厂商难以依靠单一产品通吃市场,需在薄膜材料覆盖的广度和深度上持续积累,方能满足3D NAND产线多样化的工艺需求

常见问题

出口管制对国产薄膜沉积设备厂商是利好吗?

出口管制提升了下游晶圆厂导入国产设备的意愿和紧迫性,为国产厂商创造了市场机遇。但高端设备的研发验证周期长,技术差距的缩小仍需时间,政策红利能否转化为持续的市场份额,取决于厂商自身的技术突破进度。

3D NAND堆叠层数提升对哪种沉积设备需求最大?

从工艺特性看,ALD因能实现原子层级别的厚度控制,可很好地满足3D结构对薄膜均匀性和保形性的要求,被视为需求增长最快的细分方向。目前ALD在薄膜沉积设备市场中占比约11%,但已成为各厂商重点布局的“兵家必争之地”。

目前国产薄膜沉积设备的国产化率处于什么水平?

从主流存储和逻辑产线的中标数据看,薄膜沉积设备国产化率总体在10%左右,部分细分领域表现更突出,如北方华创在溅射PVD领域的中标份额占比可达20%左右。整体而言,国产替代已实现从0到1的突破,正处于从单点突破向多点覆盖的爬坡阶段。