3D NAND层数持续攀升,正在重塑半导体设备的下游需求结构——深孔槽CCP刻蚀成为存储芯片制造的核心工艺,设备需求从逻辑芯片向存储芯片和先进封装领域多元化拓展。在3D NAND制造中,CCP(电容性等离子体刻蚀)设备承担深斜孔槽刻蚀任务,随着叠堆层数增加,刻蚀设备在产线设备投资中的占比显著上升,从2D NAND时代的15%提升至3D NAND时代的50%。
需求结构变化:存储芯片权重上升
3D NAND通过增加叠堆层数提升存储密度,对高深宽比深孔槽刻蚀提出更高要求。CCP设备凭借高离子能量刻蚀能力,成为这一工艺环节的主力设备。从设备投资结构看,3D NAND产线中刻蚀设备占比达50%,远高于2D NAND时代的15%,而光刻设备占比则从20%降至8%。这一此消彼长表明,存储芯片正从光刻敏感型转向刻蚀敏感型制造,深孔槽CCP刻蚀的需求量随层数攀升而持续放大。
制程升级驱动刻蚀价值量提升
刻蚀需求增长不仅来自存储芯片的3D化,也来自逻辑芯片制程的持续微缩。随着工艺节点推进,多重模板工艺使刻蚀次数成倍增加:从65nm节点的20次,一路攀升至5nm节点的160次。制程升级叠加3D结构发展,共同驱动刻蚀环节在晶圆制造中的价值量持续提升。在这一背景下,CCP设备在逻辑IC前段工艺(栅侧墙、硬掩膜刻蚀)和封装环节(接触孔、铝垫刻蚀)的应用需求保持稳定,而存储芯片成为增量需求的主要来源。
市场格局与国产化进展
全球刻蚀设备市场高度集中,头部厂商占据主要份额。在大陆市场,国产设备已取得突破,中微公司在CCP领域覆盖65nm至5nm制程,其CCP产品已进入台积电7nm和5nm产线;北方华创则在ICP硅刻蚀领域深耕,核心设备制程达28nm,14nm工艺进入验证阶段。随着3D NAND层数持续攀升,深孔槽高深宽比刻蚀能力将成为设备竞争的关键分水岭。
常见问题
为什么3D NAND层数增加会带动CCP刻蚀需求?
3D NAND通过垂直堆叠存储单元提升容量,需要在氧化硅/氮化硅叠层中刻蚀出高深宽比的深斜孔槽,这正是CCP设备的优势场景。层数越多,孔槽越深,对刻蚀设备的数量、刻蚀能力和工艺时间的要求都同步提升。
刻蚀设备在3D NAND产线中的投资占比有多高?
根据行业统计,刻蚀设备在3D NAND产线设备投资中占比约50%,而2D NAND时代仅为15%。作为对比,光刻设备的占比从20%降至8%,刻蚀取代光刻成为3D NAND制造中投资权重最大的设备环节。
除存储芯片外,CCP刻蚀还有哪些应用场景?
CCP介质刻蚀广泛应用于逻辑IC前段工艺中的栅侧墙、硬掩膜刻蚀,以及封装环节的接触孔和铝垫刻蚀。此外,随着先进封装工艺对高深宽比结构的需求增加,CCP设备在封装领域的应用也在逐步拓展。