3D NAND堆叠层数从64层向200层以上持续演进,对CCP介质刻蚀设备的高深宽比刻蚀能力提出更高要求,其市场规模将随存储与逻辑芯片先进制程的推进持续扩容。CCP(电容性等离子体刻蚀)设备是NAND深斜孔槽刻蚀的核心设备,也是逻辑IC前段栅侧墙、硬掩膜刻蚀及封装环节接触孔、铝垫刻蚀的主力设备,其需求增长与3D NAND堆叠层数攀升、逻辑制程微缩高度绑定。

3D NAND堆叠驱动CCP价值量跃升

3D NAND制造工艺下FLASH芯片内部层数持续增加,从64层向200层以上演进,刻蚀步骤数和难度同步提升。与2D NAND相比,3D NAND制造中刻蚀设备的资本开支占比显著提升——2D NAND中刻蚀设备占比约15%,而3D NAND中这一比例跃升至50%。这是因为NAND中的深斜孔槽刻蚀必须依赖CCP设备完成,而堆叠层数增加直接推高了对高深宽比结构的刻蚀能力要求,驱动刻蚀环节价值量持续提升。

CCP设备在极高离子能量下对高深宽比结构的刻蚀能力,正是其面临的核心技术挑战。随着堆叠层数向200层以上演进,深孔刻蚀的深宽比不断刷新,对设备的射频功率、气流分布控制、副产物排出速率等都提出了更高要求。

逻辑与封装环节提供增量空间

除存储领域外,CCP设备的应用版图还在持续扩展。在逻辑IC前段工艺中,栅侧墙、硬掩膜刻蚀均需使用CCP设备;在封装环节,接触孔、铝垫刻蚀同样依赖CCP设备。这两大应用场景随着逻辑制程向更先进节点推进、先进封装渗透率提升,为CCP设备市场带来可观的增量空间。

从整体市场看,制程升级与芯片结构3D化双重驱动下,晶圆厂对刻蚀设备的数量和质量要求不断提高。刻蚀次数随制程微缩显著增加,从65nm节点的20次一路攀升至5nm节点的160次,多重模板工艺涉及多次刻蚀,进一步放大了对CCP设备的需求。

竞争格局与国产化进程

全球刻蚀设备市场高度集中,拉姆研究、东京电子、应用材料三家合计市场份额约九成。在大陆市场,中微公司作为CCP领域的主要国产厂商,市场份额约两成。中微公司的CCP产品已覆盖65nm至5nm逻辑制程,其中用于64层及以上3D闪存制造的CCP设备已实现量产。

常见问题

为什么3D NAND堆叠层数增加会带动CCP设备需求?

3D NAND的深斜孔槽刻蚀必须使用CCP设备完成,堆叠层数增加意味着刻蚀深度和深宽比持续提升,对设备性能要求更高,同时刻蚀步骤数增加,直接带动CCP设备的需求量和价值量上升。

CCP和ICP刻蚀设备有何区别?

CCP(电容性等离子体刻蚀)主要用于介质材料刻蚀,如氧化硅、氮化硅等硬度较高的材料,适用于NAND深斜孔槽、逻辑IC栅侧墙和硬掩膜刻蚀;ICP(电感性等离子体刻蚀)主要用于硅材料刻蚀,对精度要求更高。两类设备在刻蚀设备市场中应用占比接近。

国产CCP设备目前处于什么水平?

中微公司是国产CCP设备的主要厂商,其CCP产品制程覆盖65nm至5nm,已进入台积电等国际一流晶圆厂供应链。在3D NAND领域,用于64层及以上闪存制造的CCP设备已实现量产,但在更高层数堆叠所需的高深宽比刻蚀领域,仍需持续突破。