3D NAND堆叠推动薄膜沉积设备占资本开支比例从2D时代的18%升至26%,但国产化进程仍处于起步阶段——以长江存储采购数据为参照,CVD类设备国产化率仅约2-3%,溅射PVD是当前国产化率最高的细分领域。

薄膜沉积与刻蚀是半导体制造中互为反向的两大核心工序。芯片向3D结构演进后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,薄膜沉积设备在3D NAND产线资本开支中的占比达26%,显著高于2D时代的18%。从细分品类看,PECVD占比最大(33%),溅射PVD占19%,而ALD虽仅占11%,却因其对先进制程和3D结构的适配能力,被视为“兵家必争之地”。

国产化进程:PVD领先,CVD与ALD差距明显

从头部存储产线的采购数据可以观察国产替代的真实进度。以长江存储历年薄膜设备中标情况为参照,北方华创在溅射PVD细分设备中的占比可达20%左右,是国产化率最高的领域;而CVD类设备的国产供应商主要为沈阳拓荆,整体占比仅约2-3%。两家国产厂商在长江存储的年度整体中标率(按机台数量计)多数年份在1%-4%区间波动。

其他产线的国产化水平略高。华虹无锡与华力集成的薄膜沉积设备国产化率总体在10%左右,其中华虹无锡2020年沈阳拓荆中标率达11%、北方华创为7%;华力集成2020年北方华创中标率达10%、沈阳拓荆为5%。整体来看,薄膜沉积设备的国产替代仍处于多点突破但整体渗透率偏低的阶段。

国产主力厂商布局

国产替代的主力是拓荆科技与北方华创两家,各有侧重:

维度拓荆科技北方华创
优势领域PECVD(国内唯一实现产业化的厂商)溅射PVD(产品覆盖90-14nm制程)
CVD布局PECVD、SACVDLPCVD、APCVD为主
ALD布局PEALD覆盖14nm及以下逻辑芯片技术节点覆盖至28nm

拓荆科技的产品工艺已覆盖180-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND,其PEALD设备在国内处于领先地位;北方华创则在PVD、CVD、ALD三大方向均有布局,PVD产品已覆盖90-14nm多个制程工艺。两家公司在ALD领域均有产品布局,但整体产业化尚处早期。

常见问题

为什么3D NAND对ALD设备需求更迫切?

3D NAND通过增加堆叠层数提升存储密度,层数越多,对薄膜厚度控制的精度要求越高。ALD技术通过原子层级的逐层沉积,能实现对材料厚度的精确控制,因此成为高堆叠层数3D NAND制造中的关键设备。拓荆科技已有面向128层以上3D NAND的ALD产品处于研发阶段。

国产薄膜沉积设备与国际巨头差距有多大?

全球薄膜沉积设备各细分赛道均由应用材料、东京电子、泛林半导体等国际巨头主导,其中应用材料在PVD领域份额达85%,东京电子在ALD领域占45%。国产厂商目前更多是在特定细分品类(如溅射PVD、PECVD)实现突破,整体份额与国际巨头仍有数量级差距。

长江存储的国产化数据能代表行业整体水平吗?

不能简单等同。长江存储作为先进存储产线,对设备要求较高,其国产化率相对偏低;而华虹无锡、华力集成等产线的国产化率可达10%左右。不同产线因制程节点、产品类型差异,国产设备导入进度并不一致,需结合具体产线情况综合判断。