从3D NAND堆叠到先进逻辑制程,半导体设备CCP和ICP的需求结构正发生显著变化。核心趋势是:随着逻辑制程微缩至5nm(刻蚀次数从65nm的20次增至160次)以及3D NAND堆叠层数增加(刻蚀设备价值占比从2D NAND的15%升至50%),刻蚀设备整体价值量持续提升,其中CCP与ICP因工艺分工不同,在下游需求结构上呈现差异化演变。

工艺演进如何拉动刻蚀需求

逻辑制程的微缩直接推高了刻蚀工序的复杂度和频次。在65nm节点,一片晶圆的刻蚀次数为20次,而推进到5nm节点时,这一数字跃升至160次。与此同时,存储芯片从2D向3D结构转型,3D NAND制造中刻蚀设备的价值占比从2D时代的15%大幅提升至50%,成为产线投资中占比最高的设备类别。

这种双重驱动使得晶圆厂对刻蚀设备的数量和质量要求同步升级。在刻蚀设备内部,ICP(电感性等离子体刻蚀)与CCP(电容性等离子体刻蚀)因工艺对象不同,呈现出不同的需求特征:ICP主要应用于浅沟槽隔离、多晶硅栅等逻辑前段硅刻蚀,而CCP则擅长处理氧化硅、氮化硅等高硬度介质材料,适用于高深宽比结构的刻蚀。

CCP与ICP的需求结构差异

两类设备在不同下游领域的需求增速和占比存在明显分化。在3D NAND领域,随着堆叠层数不断增加,深孔、高深宽比槽的刻蚀要求愈发严苛,这正是CCP的核心应用场景。而在先进逻辑制程中,随着制程微缩,前段工艺对ICP的需求持续旺盛,但CCP在栅侧墙、硬掩膜刻蚀等环节同样不可或缺。

从市场格局看,全球干法刻蚀设备市场高度集中,泛林半导体、东京电子、应用材料三家合计份额约90%。在国内市场,中微公司在CCP领域覆盖65nm至5nm工艺,其产品已进入台积电7nm和5nm产线;北方华创则深耕ICP领域,核心设备制程达到28nm,14nm工艺处于验证阶段。

常见问题

CCP和ICP的核心区别是什么?

CCP(电容性等离子体刻蚀)适用于介质材料刻蚀,如氧化硅、氮化硅,擅长高深宽比结构;ICP(电感性等离子体刻蚀)主要用于硅材料刻蚀,如浅沟槽隔离、多晶硅栅,对精确度要求更高。两者在晶圆制造中互为补充。

为什么3D NAND对刻蚀设备的拉动如此显著?

3D NAND通过增加堆叠层数提升存储密度,每增加一层都需要额外的刻蚀工序。刻蚀设备在3D NAND产线中的价值占比达到50%,远高于2D时代的15%,成为存储扩产中价值量提升最明显的设备环节。

国产刻蚀设备厂商的进展如何?

中微公司在CCP领域覆盖65nm至5nm工艺,并进入台积电供应链;北方华创在ICP领域深耕多年,核心设备制程达28nm。两家公司在大陆刻蚀设备市场的份额合计约26%,国产替代进程持续推进。

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