半导体设备行业的关键拐点，始终与晶体管结构的变革深度绑定：从平面晶体管转向FinFET，再走向GAA（全环绕栅极），每一次结构升级都让ALD（原子层沉积）从可选工艺变成必需设备。其中，22nm FinFET制程中Fin宽度仅有14.67nm，必须依赖ALD沉积的Spacer材料来决定Fin的最终宽度，这是ALD从配角走向核心的标志性拐点。

制程微缩如何倒逼ALD上位

在28nm以下的先进制程中，FinFET结构成为主流，其制造难点在于Fin的形状控制。以22nm制程为例，Fin的宽度为14.67nm，这个尺寸远小于光刻机所能制造的最小尺寸，因此必须通过自对准双重成像技术（SADP）来完成。在SADP工艺中，ALD所沉积的Spacer材料的宽度直接决定了Fin的宽度，成为制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。

这一工艺的引入，使ALD从实验室走向量产线。在SADP流程中，先用ALD沉积一层氧化硅作为硬掩膜版，通过控制这层氧化硅的厚度，就能最终控制Fin的宽度。虽然ALD在整个流程中只使用了一次，但这一步决定了最终的芯片制程——没有ALD，后续流程无从谈起。

3D化与工序量增长的双重驱动

除了晶体管结构的平面到立体变革，芯片向3D化方向发展也显著拉动了ALD需求。薄膜沉积设备的成长逻辑主要有两条：一是制程进步后薄膜沉积工序量增加，二是3D架构下堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩。从工序量看，90nm CMOS工艺需要40道薄膜沉积工序，而3nm FinFET工艺产线则需要100道。在3D NAND Flash产线资本开支中，薄膜沉积设备的占比从2D时代的18%提升至3D时代的26%。

全球半导体薄膜沉积设备市场规模也随需求增长，从2017年的125亿美元增长到2020年的172亿美元。虽然ALD目前在整个薄膜沉积市场中占比约11%，但因其能满足先进制程和3D结构的严苛需求，被视为“兵家必争之地”。

常见问题

ALD相比CVD和PVD的核心优势是什么？

ALD的核心优势在于原子层级的厚度控制能力。其工艺过程是：先引入一种反应物发生化学吸附，待表面饱和后清除过剩反应物，再引入第二种反应物发生反应，从而在硅片表面产生一层原子级别的目标材料。通过循环这个过程，可以对材料厚度实现原子层级别的精准控制，这是满足FinFET等先进制程结构需求的关键能力。

薄膜沉积工序量随制程进步增加了多少？

从90nm CMOS工艺到3nm FinFET工艺产线，薄膜沉积工序数从40道增加到了100道。这种工序量的显著增长，直接带动了薄膜沉积设备需求量的提升，也是ALD设备需求爆发的重要推动力之一。

国内厂商在ALD领域进展如何？

国内薄膜沉积设备厂商在ALD领域均有布局。其中，拓荆科技的PEALD设备在国内处于领先地位，产品能够广泛应用于14nm及以下的逻辑芯片；北方华创的ALD产品技术节点覆盖到28nm，同时公司在PVD、CVD和ALD三大技术方向都有布局。