从65nm制程的20次刻蚀到5nm制程的160次刻蚀,刻蚀次数的倍增确实放大了设备环节的价值量,但这一趋势更可能强化而非颠覆现有龙头的优势地位。全球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%,其中泛林半导体在全球和大陆市场的占比均达50%左右。技术迭代的窗口虽然存在,但客户验证周期长、技术壁垒高,新进入者弯道超车的难度极大。

刻蚀次数倍增背后的行业逻辑

随着制程从65nm演进至5nm,刻蚀次数从20次一路增至160次,驱动刻蚀设备价值量持续提升。在3D NAND结构中,刻蚀设备在设备投资中的占比从2D时代的15%跃升至50%,成为资本开支中最大的单一设备类别。

这一变化对设备商提出了更高要求:更精细的刻蚀精度、更高深宽比结构的加工能力,以及更稳定的量产表现。具备深厚技术积累和量产验证经验的头部厂商,在满足这些严苛需求时天然具备先发优势。

全球竞争格局:高度集中,龙头稳固

从全球干法刻蚀设备市场看,竞争格局呈现高度集中的特征:

厂商全球市场份额
泛林半导体46.71%
东京电子25.57%
应用材料16.96%
日立高新3.45%
中微公司1.37%

在大陆市场,泛林半导体仍以52%的份额居首,但国产替代已取得实质进展——中微公司占据20%份额,北方华创占6%。技术路线方面,ICP(电感性等离子体刻蚀)与CCP(电容性等离子体刻蚀)分别适用于硅刻蚀和介质刻蚀,两大技术路线各自形成了稳定的竞争梯队。

国产厂商的卡位与突破

中微公司在CCP领域覆盖65nm至5nm全系列制程,其5nm CCP设备已进入台积电产线,是国内唯一进入台积电供应链的刻蚀设备厂商。同时,中微公司已切入ICP赛道,产品制程达到28nm,并积极研发面向5nm逻辑芯片和先进内存工艺的下一代ICP产品。

北方华创则在ICP和金属刻蚀领域深耕,核心设备制程达28nm,14nm工艺处于验证阶段,ICP设备累计出货量已超1000台。两家国产厂商分别从CCP和ICP两个方向切入,正在逐步拓展自身的版图。

常见问题

刻蚀次数倍增是否意味着设备需求同比例增长?

不完全等同,但方向一致。刻蚀次数从20次增至160次,直接拉动了晶圆厂对刻蚀设备数量和性能的需求,同时3D NAND结构使刻蚀设备在总投资中的占比从15%升至50%,价值量提升幅度显著。

国产刻蚀设备与国际龙头差距还有多大?

在先进制程上仍有差距。根据公开技术对比,中微公司在CCP领域已实现7nm和5nm量产,3nm处于研发阶段;ICP在14nm/7nm处于验证中,5nm/3nm仍在研发。北方华创ICP制程达28nm,14nm验证中。国际龙头泛林半导体在多个先进节点已实现量产或验证。

技术迭代会给新进入者带来机会吗?

理论上存在窗口,但实际门槛很高。刻蚀设备涉及等离子体物理、材料科学等多学科交叉,客户验证周期长、替换成本高,且头部厂商持续投入研发。原子层刻蚀(ALE)等新技术尚处应用初期,短期内难以改变现有竞争格局。