3D NAND从2D向3D架构演进,正在显著改变半导体设备产业链的价值分配格局。在3D NAND产线资本开支中,薄膜沉积设备占比从2D时代的18%提升至26%,刻蚀设备更是从20%跃升至50%,而光刻设备则从38%下降至18%。这意味着,随着堆叠层数增加,与薄膜工艺直接挂钩的沉积设备在整条产业链中获得了更大的价值份额,设备商收入空间随之增厚。

从2D到3D:设备价值量迁移逻辑

薄膜沉积与刻蚀是相辅相成的两道工序——薄膜材料无差别沉积到硅片表面后,需要刻蚀去除不需要的部分。3D NAND的堆叠结构使这两道工序的循环次数大幅增加,直接拉动了相关设备需求。相比之下,光刻在3D架构中的工序占比明显收缩。

从细分品类看,薄膜沉积市场构成较为分散,占比最大的PECVD份额为33%,溅射PVD为19%,管式CVD为12%,ALD为11%。其中ALD虽然当前占比仅11%,但因能满足3D结构和先进制程对原子级厚度控制的需求,被视为“兵家必争之地”。市场格局方面,各细分赛道仍由应用材料、东京电子、泛林半导体等国际巨头主导。

国产厂商的受益逻辑与市场空间

中国大陆薄膜沉积设备市场需求(CVD与PVD合计)在200亿元左右。从长江存储的招标数据来看,国产化率以机台数量计算总体在10%以内,其中北方华创在溅射PVD细分领域占比可达20%左右,拓荆科技在CVD类设备中占比约2-3%,华虹无锡、华力集成的薄膜沉积设备国产化率则相对更高。

国产替代的主力是拓荆科技和北方华创两家: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64/128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,拓荆的PEALD设备可应用于14nm及以下逻辑芯片。

常见问题

为什么ALD在3D NAND时代如此关键?

3D NAND堆叠层数增加后,需要在深宽比极高的沟道内沉积均匀、致密的薄膜,ALD凭借原子层级别的厚度控制能力成为必要选择。拓荆科技已针对128层以上3D NAND开发相应ALD设备,北方华创的ALD产品则覆盖至28nm技术节点。

薄膜沉积设备国产化率提升面临哪些约束?

主要约束来自技术壁垒和客户验证周期。半导体薄膜沉积对材料纯度、均匀性要求远高于光伏领域,且设备从生产完成并发货到客户验收存在一定时长验收周期,影响收入确认节奏。此外,各细分赛道国际巨头垄断格局明显,国产厂商需在材料覆盖广度和深度上持续突破。

设备验收周期对设备商收入有何影响?

薄膜沉积设备通常由平台和多个反应腔组成,产品发货后需经过客户现场安装、调试、工艺验证等环节才能完成验收并确认收入,因此产销率往往低于100%。对国产设备商而言,在手订单转化为收入存在时间差,需关注验收节奏对当期业绩的影响。