3D NAND堆叠层数增加直接拉动了薄膜沉积设备的需求量，其核心逻辑在于堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩：层数越多，需要沉积的介质层和金属层数量就越多，对PVD、CVD、ALD设备的需求量随之倍增。以长江存储的采购数据为例，其CVD设备采购量从2017年的87台增长至2019年的192台，ALD设备从2017年的24台增长至2020年的82台，采购规模在3D NAND扩产周期中显著放大。这一变化也重塑了半导体设备的下游应用结构——在3D NAND产线中，薄膜沉积设备在资本开支中的占比从2D时代的18%提升至26%，而光刻设备的占比则从38%下降至18%。
堆叠层数增加如何放大薄膜沉积需求
3D NAND通过垂直堆叠存储单元来提升容量，每增加一层，都需要重复进行薄膜沉积、刻蚀等工序。这意味着堆叠层数越高，薄膜沉积的工序量越大，设备需求量也越大。从长江存储的采购数据可以清晰看到这一趋势：其CVD设备采购量从2017年的87台增至2019年的192台，2020年仍维持在173台的高位；ALD设备采购量则从2017年的24台增至2020年的82台。这种采购量的倍增，正是3D NAND从32层向128层以上演进过程中对薄膜沉积设备需求持续放大的直接体现。
半导体设备下游应用结构的变化
芯片向3D化方向发展后，三大核心工艺设备在产线资本开支中的占比发生了显著变化。根据行业数据，从2D到3D NAND，薄膜沉积设备占比从18%提升至26%，刻蚀设备从20%大幅提升至50%，而光刻设备则从38%下降至18%。这一结构变化说明，3D架构下薄膜沉积和刻蚀的工艺价值显著提升，成为产线投资的重点方向。
在薄膜沉积设备内部，各细分品类的需求结构也在变化。目前PECVD是占比最大的品类，市场份额约为33%；溅射PVD约占19%；ALD虽然当前占比约11%，但由于其能够很好地满足先进制程和3D结构的需求，被认为是需求增长最快的方向，也是各设备厂商重点布局的“兵家必争之地”。
常见问题
为什么3D NAND堆叠层数增加会特别利好ALD设备？
ALD（原子层沉积）技术能够对薄膜厚度实现原子层级别的精确控制，非常适合3D NAND中高深宽比结构的均匀沉积需求。随着堆叠层数向128层以上演进，对薄膜厚度控制和均匀性的要求越来越高，ALD设备的应用场景也随之扩大，因此被视为需求增长最快的薄膜沉积细分方向。
长江存储的薄膜设备采购数据说明了什么？
长江存储的采购数据显示，其CVD设备年采购量从2017年的87台增长至2019年的192台，ALD设备从2017年的24台增长至2020年的82台。这一采购规模的显著放大，反映了3D NAND扩产对薄膜沉积设备的强劲需求，也印证了堆叠层数增加与薄膜设备需求量之间的正相关关系。
薄膜沉积设备市场的整体规模趋势如何？
全球半导体薄膜沉积设备市场规模呈现持续增长态势，从2017年的125亿美元增长至2020年的172亿美元。这一增长主要受两大因素驱动：一是制程进步后薄膜沉积工序量增加，二是芯片向3D化方向发展后堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩，带动了设备需求的明显提升。