刻蚀设备是3D NAND和逻辑芯片制造中需求增长最快的半导体设备之一。随着3D NAND层数增加逻辑芯片制程向7nm、5nm演进,芯片结构日趋复杂,晶圆厂对刻蚀设备的数量和质量要求显著提升,驱动刻蚀环节的价值量持续上升。中微公司(AMEC)等国产厂商在介质刻蚀(CCP)领域已进入台积电7nm和5nm产线,并积极拓展ICP市场,成为国产替代的重要力量。

下游应用如何拉动刻蚀设备需求

3D NAND:层数增加推动刻蚀步骤激增

在3D NAND制造中,芯片向立体堆叠结构发展,叠堆层数不断增加,这要求刻蚀设备具备更高的深宽比刻蚀能力。资料显示,从2D NAND到3D NAND,刻蚀设备在总设备投资中的占比从15%大幅提升至50%,而光刻设备的占比则从20%下降至8%。中微公司针对这一需求,推出了Primo SSC HD-RIE刻蚀设备,专门用于64层及以上的3D闪存芯片制造。

逻辑芯片:制程升级驱动刻蚀次数成倍增长

逻辑芯片工艺从65nm向5nm演进时,刻蚀次数从20次激增至160次。资料显示,10nm工艺需要116次刻蚀,7nm需要140次,5nm则达到160次。刻蚀设备在逻辑芯片制造中的价值量因此持续提升。中微公司的CCP刻蚀设备已覆盖从65nm到5nm的最先进制程,是唯一进入台积电供应链的国产刻蚀设备厂商。

中微公司:从CCP到ICP的全面布局

中微公司传统优势在电容性等离子体刻蚀(CCP),主要应用于介质材料(如氧化硅、氮化硅)的刻蚀,覆盖约七成的介质刻蚀应用。其CCP产品已成功进入台积电7nm和5nm产线。同时,公司从2012年开始研发电感性等离子体刻蚀(ICP)设备,单台机Nanova从2020年起获得客户重复订单,双台机Twin-Star也已进入市场。在ICP领域,中微公司的制程已达到28nm,并正在研发用于5nm逻辑芯片和1Xnm内存芯片的下一代产品。

常见问题

刻蚀设备在3D NAND制造中的价值占比为何大幅提升?

从2D NAND到3D NAND,刻蚀设备在总设备投资中的占比从15%提升至50%。这是因为3D NAND通过增加堆叠层数来提升存储密度,需要刻蚀设备完成高深宽比的深孔和深槽结构,而光刻设备的占比则相应下降。

中微公司的刻蚀设备主要应用于哪些领域?

中微公司的CCP刻蚀设备主要用于介质刻蚀,覆盖逻辑芯片的65nm到5nm制程,以及3D NAND的64层及以上制造。其ICP刻蚀设备则用于硅刻蚀,目前制程达到28nm,并正积极向更先进制程拓展。

国产刻蚀设备厂商的市场份额如何?

根据SEMI的数据,在大陆刻蚀设备市场中,中微公司市场份额约20%,北方华创约6%。全球市场中,泛林半导体、东京电子和应用材料三家合计占据约90%的份额,中微公司全球占比约1.37%,但国产替代进程正在加速。

延伸阅读