3D NAND堆叠层数增加，将薄膜沉积设备在存储芯片产线资本开支中的占比从2D时代的18%推升至3D时代的26%，而驱动这一变化的根本力量，来自逻辑芯片制程微缩、存储芯片3D化以及先进封装三大下游应用的结构性升级。
在2D向3D NAND FLASH的演进中，三大核心工艺的资本开支占比发生了显著重构：薄膜沉积从18%提升至26%，刻蚀从20%大幅跃升至50%，而光刻则从38%下降至18%。这一此消彼长的背后，是芯片制造从平面走向立体堆叠后，对成膜工序量与精度要求的指数级提升。
逻辑芯片：制程微缩带来工序倍增
逻辑芯片的先进制程演进是薄膜沉积需求增长的第一大驱动力。从工艺数据来看，90nm CMOS工艺产线的薄膜沉积工序数为40道，而3nm FinFET工艺产线则跃升至100道，工序量增长1.5倍。
制程微缩还带来了结构上的根本变化。在28nm以下的先进制程中，FinFET结构成为主流，其Fin的宽度远小于光刻机所能制造的最小尺寸，必须通过自对准双重成像技术（SADP）来实现。在这一工艺中，原子层沉积（ALD）所沉积的Spacer材料宽度直接决定了Fin的宽度——ALD虽在整套流程中只使用一次，却决定了最终的芯片制程，成为制约先进逻辑芯片水平的核心因素之一。
从设备需求量看，以90nm 12寸产线为例，CVD设备需求量达到42台/万片产能，PVD为24台/万片产能，远高于180nm 8寸产线的对应水平。
存储芯片：3D堆叠重构资本开支结构
存储芯片从2D向3D架构的迁移，直接改变了产线资本开支的分配格局。3D NAND FLASH产线中，薄膜沉积设备的资本开支占比达到26%，较2D时代的18%提升了8个百分点。
在3D NAND的具体工艺覆盖上，国产设备的适配能力也在同步跟进。以拓荆科技为例，其PECVD产品已覆盖32-128层3D NAND FLASH存储芯片制造，而研发中的ALD设备则瞄准128层以上3D NAND FLASH及19/17nm DRAM等更先进节点。存储厂商的扩产采购数据也印证了这一趋势——长江存储在2019年采购CVD设备192台、ALD设备70台，2020年ALD采购量进一步增至82台。
先进封装：TSV等工艺打开增量空间
先进封装是薄膜沉积设备的第三大增量市场。硅通孔（TSV）技术作为2.5D/3D封装的核心工艺，对CVD、PVD及ALD设备均产生了明确需求。
从设备厂商的产品布局可以看到这一趋势：拓荆科技的PECVD和PEALD设备均覆盖TSV及2.5D/3D先进封装应用；北方华创则推出了专用的硅通孔PVD设备，可用于Cu、Ti、Ta、Al等金属材料的沉积，并针对Bumping工艺开发了专用PVD系列。先进封装正在成为薄膜沉积设备厂商竞相布局的重要战场。
常见问题
3D NAND堆叠对薄膜沉积设备的需求拉动有多大？
3D NAND从2D转向3D架构后，薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比从18%升至26%。堆叠层数越多，需要在垂直方向反复沉积的介质薄膜层数也越多，对CVD、ALD等设备的需求量和性能要求都显著提升。
为什么ALD被称为薄膜沉积领域“兵家必争之地”？
ALD能够实现原子层级别的厚度控制，是先进制程中FinFET结构成型和3D NAND高堆叠层数制造不可或缺的工艺。虽然ALD目前在整个薄膜沉积市场中占比仅11%左右，但其在先进制程和3D结构中的关键地位决定了它是技术壁垒最高、成长空间最大的细分方向。
国内哪些厂商在薄膜沉积设备领域具备代表性？
国产替代的主力是拓荆科技和北方华创。拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商，产品覆盖180-14nm逻辑芯片及64和128层3D NAND；北方华创的优势集中在溅射PVD领域，覆盖90-14nm多个制程工艺。两家公司在ALD领域均有布局，其中拓荆科技的PEALD产品可应用于14nm及以下的逻辑芯片。