制程升级正推动刻蚀次数从65nm节点的20次增至5nm节点的160次,这一趋势大幅抬升了晶圆厂对高精度刻蚀设备的需求;而出台管制政策收紧后,先进制程刻蚀设备的技术引进与采购明显受限,客观上倒逼国内半导体设备企业加快自主研发与供应链安全布局,国产替代进程被动加速。

制程升级如何推高刻蚀设备需求

在晶圆制造流程中,刻蚀发生在光刻之后,目的是将电路图形精确转移到硅片表面。随着制程不断微缩,多重模板工艺被广泛采用,芯片向3D结构发展后叠堆层数也在增加,晶圆厂对刻蚀机的数量和质量都提出了更高要求。从工艺节点看,65nm制程刻蚀次数为20次,45nm为28次,28nm为40次,到7nm已达140次,5nm更是攀升至160次——刻蚀环节的价值量随之持续提升。

刻蚀设备主要分为ICP(电感性等离子体刻蚀)和CCP(电容性等离子体刻蚀)两大类,应用占比分别为43%和42%。硅刻蚀对精确度要求高,通常使用ICP;介质材料硬度高、需要高离子能量,一般使用CCP。在3D NAND制造中,刻蚀设备的价值占比从2D NAND时代的15%跃升至50%,足见先进结构对刻蚀工艺的依赖之深。

出口管制如何影响技术获取

全球刻蚀设备市场高度集中,泛林半导体、东京电子和应用材料三家合计占据约90%的全球份额,其中泛林半导体在大陆市场的占比约52%。在出口管制政策收紧的背景下,先进制程刻蚀设备的引进与采购受到明确限制,国内晶圆厂获取海外高端设备的不确定性显著上升。

这一局面客观上加速了国产替代进程。按照SEMI的估算,中微公司和北方华创在大陆市场的份额分别达到20%和6%,已具备较强的市场地位。其中,中微公司的CCP设备制程从65nm一路提升至5nm,覆盖约七成介质刻蚀应用,并进入台积电7nm和5nm产线,是唯一进入台积电供应链的国产刻蚀设备厂商;北方华创则深耕ICP硅刻蚀和金属刻蚀,核心设备制程达28nm,14nm工艺已进入验证阶段。

政策变化如何倒逼自主研发与供应链布局

出口管制对技术获取的限制,使国内半导体设备企业更加重视自主可控。中微公司在CCP领域站稳脚跟后,已切入ICP赛道,单台机产品获得客户重复订单,双台机也进入市场;北方华创的ICP设备累计出货量可观,产品进入多家国内晶圆厂并得到大规模应用。两家企业的产品布局正在形成互补与竞争并存的格局,共同推动刻蚀设备国产化率提升。

从供应链安全角度看,刻蚀设备作为晶圆制造的核心环节,其自主化程度直接关系到国内半导体产业链的稳定。管制政策越收紧,国产设备验证和导入的动力就越强,这为国内厂商提供了难得的市场窗口。

常见问题

刻蚀次数倍增对设备企业意味着什么?

刻蚀次数从65nm的20次增至5nm的160次,意味着晶圆厂对刻蚀设备的需求量大幅增加,设备价值量占比同步提升。对设备企业而言,这既是市场扩容的机遇,也对产品精度和可靠性提出了更高要求。

出口管制下国产刻蚀设备能替代进口吗?

在部分领域已具备替代能力。中微公司在CCP领域覆盖7nm和5nm工艺并进入台积电供应链,北方华创在ICP领域制程达28nm、14nm在验证中。但在大马士革刻蚀、高深宽比刻蚀等细分方向,仍由国外设备公司主导,国产替代尚需时间。

国产刻蚀设备与国际龙头差距有多大?

从全球市场份额看,泛林半导体占比约46.71%,而中微公司约1.37%,差距依然明显。但在大陆市场,中微公司份额已达20%,部分产品效果已追平国际龙头。制程上,国产设备在7nm及以下先进节点的覆盖仍落后于海外巨头,处于验证或研发阶段。