3D NAND堆叠让薄膜沉积设备资本开支占比从18%升至26%,这一结构性变化的核心影响是:存储芯片制造的重心正从光刻环节转向薄膜沉积与刻蚀环节,产业链的价值分配和设备采购重心随之显著向沉积、刻蚀设备倾斜。在2D向3D NAND Flash产线演进中,薄膜沉积设备资本开支占比由18%提升至26%,刻蚀设备由20%大幅跃升至50%,而光刻设备则由38%回落至18%,三大核心工艺设备的资本开支结构发生了根本性逆转。

资本开支结构变化的深层逻辑

3D NAND通过垂直堆叠存储单元来提升容量,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩。与2D结构相比,3D架构下薄膜沉积的工序量和设备需求明显增加,这直接推动薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比提升。与此同时,刻蚀设备占比的跃升同样显著,反映出3D结构中高深宽比刻蚀需求的大量增加;而光刻设备占比的下降,则是因为3D NAND对光刻极限分辨率的依赖相对弱化,制造重心从“画得更细”转向“堆得更高、刻得更深、铺得更匀”。

对产业链上下游格局的重塑

上游零部件与材料供应商

薄膜沉积与刻蚀设备资本开支占比的提升,意味着上游面向这两类设备的核心零部件、射频电源、气体输送系统及特种材料供应商将获得更大的需求空间。由于薄膜沉积设备市场构成较为分散,占比最多的PECVD份额也仅为33%,这要求上游供应商具备服务多种技术路线(CVD、PVD、ALD、外延)的能力,而非押注单一品类。

中游设备制造商

设备价值分配向沉积与刻蚀倾斜,对中游设备厂商构成实质性利好。在薄膜沉积领域,细分赛道目前仍由应用材料、东京电子等国际巨头主导,但国产厂商已在局部形成突破:拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,工艺覆盖180-14nm逻辑芯片及64层和128层3D NAND;北方华创在溅射PVD领域具备较强竞争力,同时覆盖CVD和ALD方向。值得注意的是,ALD虽然当前在薄膜沉积设备市场中占比仅11%,但其能很好满足先进制程和3D结构需求,被视为“兵家必争之地”,两家国产厂商在ALD领域均有布局。

下游晶圆厂采购策略

对下游存储晶圆厂而言,资本开支结构的改变直接反映在采购清单上。以国内存储产线的薄膜设备采购为例,国产设备在部分产线的中标占比总体在10%左右,其中北方华创在溅射PVD细分中占比可达20%左右,拓荆科技在CVD类设备中占比约2-3%。随着3D NAND堆叠层数持续提升,晶圆厂对沉积设备的技术指标(薄膜均匀性、纯度、台阶覆盖能力)要求不断提高,这既增加了对高端设备的采购需求,也为已进入产线验证的国产设备提供了更多导入机会。

常见问题

为什么3D NAND会降低光刻设备的资本开支占比?

3D NAND通过增加堆叠层数来提升存储密度,而非依赖光刻极限分辨率的持续缩小。在2D产线中光刻设备资本开支占比为38%,到3D产线降至18%,反映制造范式从平面微缩转向垂直堆叠,光刻环节的相对重要性下降。

薄膜沉积设备中哪类技术最值得关注?

ALD(原子层沉积)虽然目前占薄膜沉积设备市场的11%,但因其能够实现原子层级别的厚度控制,可很好地满足先进制程和3D结构需求,被认为是“兵家必争之地”。在3D NAND的深孔、高深宽比结构中,ALD在台阶覆盖和薄膜质量上的优势尤为关键。

国产薄膜沉积设备在3D NAND领域的进展如何?

拓荆科技的产品工艺已覆盖64层和128层的3D NAND Flash,其ALD设备面向128层以上3D NAND Flash存储芯片仍在研发中;北方华创的ALD产品可应用于3D NAND制造。从产线中标数据看,国产薄膜设备在部分存储产线的国产化率总体在10%左右,仍处于持续提升阶段。