3D NAND向3D化结构升级后,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比从2D时代的18%提升至26%,而刻蚀设备占比更是从20%跃升至50%。这一结构性变化意味着,存储厂在扩产周期中对薄膜沉积与刻蚀设备的采购强度显著高于传统平面工艺,设备交期与供需平衡也随之更紧密地跟随存储行业的资本开支节奏波动。
3D化升级重塑设备需求结构
芯片向3D方向发展以后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩。以3D NAND Flash产线为例,其资本开支构成中薄膜沉积占比已达26%,光刻占比则从2D时代的38%降至18%。堆叠层数越高,需要沉积的介质材料薄膜层数越多,对薄膜沉积设备尤其是具备优异台阶覆盖能力的原子层沉积(ALD)设备需求越旺盛。
从细分品类看,市场构成较为分散,占比最大的PECVD份额约为33%,溅射PVD约19%,ALD虽仅占11%,但因能精确控制原子层级别厚度,被视为满足先进制程与3D结构需求的“兵家必争之地”。这种分散格局意味着设备厂商需具备多品类覆盖能力,单一品类的供需波动不易被市场整体消化。
供需周期与采购节奏的联动机制
存储芯片价格周期与晶圆厂资本开支存在明显的传导关系。当存储价格上行时,晶圆厂倾向于加速扩产与制程升级,集中释放设备采购订单;而设备从下单到验收存在较长周期,导致需求高峰时段设备交期拉长、供需偏紧。反之,存储价格下行阶段,扩产放缓,设备订单后移,供需趋于宽松。
从国产设备厂商的产销数据亦可观察这一节奏:薄膜沉积设备从生产完成并发货到客户验收完成销售之间存在一定时长的验收周期,因此产量往往大于销量,产销率阶段性低于100%属于行业常态。这也意味着设备厂商的营收确认节奏滞后于订单节奏,晶圆厂在规划扩产时需将设备交期与验收周期提前纳入考量。
国产设备的竞争位势与布局
在薄膜沉积设备领域,各细分赛道仍由国际巨头主导,但国产替代已进入快车道。国内厂商中,拓荆科技覆盖了规模最大的PECVD与需求增长最快的ALD,其产品工艺已覆盖180-14nm逻辑芯片及64层和128层的3D NAND;北方华创的优势则集中在溅射PVD领域,并已在PVD、CVD、ALD三大方向均有布局。
从下游晶圆厂的中标数据看,国产薄膜沉积设备的份额仍在爬坡阶段,部分产线的国产化率约在10%左右。随着3D NAND堆叠层数持续提升,薄膜沉积工序量与设备需求同步增长,国产设备厂商在PECVD、ALD等关键品类的验证导入节奏,将成为影响未来供需平衡的重要变量。
常见问题
3D NAND堆叠层数增加对哪种设备需求拉动最大?
薄膜沉积与刻蚀设备受益最明显。在3D NAND产线中,刻蚀设备资本开支占比从2D时代的20%升至50%,薄膜沉积从18%升至26%,而光刻占比则大幅下降。堆叠层数越多,高深宽比结构的刻蚀与介质薄膜沉积工序量越大。
设备交期与存储行业周期如何联动?
存储价格上行期,晶圆厂扩产意愿强,集中下单导致设备交期拉长;下行期扩产放缓、订单后移,设备供需趋于宽松。此外,薄膜沉积设备发货后还需经历客户验收周期,设备厂商的营收确认通常滞后于订单获取。
国产薄膜沉积设备目前处于什么阶段?
国产厂商在PECVD、溅射PVD、ALD等方向均已实现突破,其中拓荆科技为国内唯一实现PECVD产业化的厂商,北方华创在溅射PVD领域份额较高。但整体国产化率仍处低位,部分产线中标份额约在10%左右,验证导入与产能爬坡仍在推进中。