薄膜沉积设备的国产化难点,集中在薄膜均匀性、颗粒污染控制、腔体一致性与量产重复性构成的验证壁垒,而非单点技术突破。从产线中标数据看,华虹无锡薄膜沉积设备国产化率总体在10%左右,其中北方华创从2%提升至7%、沈阳拓荆从5%提升至11%;长江存储的国产化水平更低,北方华创与沈阳拓荆合计约在**2%—4%**区间。这一爬坡曲线说明,国产设备已实现从无到有的导入,但要在先进制程与大规模量产中站稳,仍需跨过验证与一致性的门槛。
技术路线的分化:没有一种设备能通吃
薄膜沉积主要有四大类方法:CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)、ALD(原子层沉积)和外延沉积。四类方法又衍生出PECVD、LPCVD、溅射PVD、蒸镀PVD等多种技术,各自适用的制程与功能不同,不存在明显的替代关系。
市场结构也相当分散:占比最高的PECVD份额为33%,溅射PVD为19%,管式CVD为12%,ALD为11%。这意味着厂商很难靠单一品类做大,更考验对薄膜材料覆盖的广度与深度。
其中ALD被视为“兵家必争之地”。它通过反应物交替吸附与清除,实现原子层级别的厚度控制,可满足先进制程和3D结构需求。在28nm以下FinFET的SADP工艺中,ALD沉积的Spacer材料宽度直接决定Fin的宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。
竞争壁垒:从“能做”到“能重复地做”
各细分赛道目前由国际巨头主导:PVD领域应用材料占比约85%,ALD领域东京电子占比约45%,CVD领域应用材料、泛林半导体、先晶半导体、东京电子合计占据主要份额。
壁垒的核心不在样机,而在量产验证:膜厚均匀性、颗粒污染控制、腔体一致性、量产重复性,任何一项不达标都无法通过产线验证。半导体对均匀性与纯度的要求远高于光伏等泛半导体领域,这也是国产设备爬坡缓慢的原因。
国内厂商的突破呈现“单点领先”特征。拓荆科技主要覆盖PECVD、ALD和SACVD,其PECVD工艺已覆盖180—14nm逻辑芯片及64层、128层3D NAND,PEALD可应用于14nm及以下逻辑芯片。北方华创在PVD、CVD、ALD三大方向均有布局,优势集中在溅射PVD,已推出13款PVD产品,覆盖90—14nm多个制程;其ALD技术节点覆盖至28nm。
常见问题
薄膜沉积设备国产化率为什么只有约10%?
薄膜沉积设备细分品类多、市场分散,且每个品类都对应不同的材料与工艺验证要求。国产厂商通常在个别品类实现突破,难以在全部品类同步推进,因此整体中标占比提升较慢。
PVD和CVD的国产化难度有何不同?
北方华创在溅射PVD这一细分领域占比较高,可达20%左右;而CVD类设备的国产供应商主要是沈阳拓荆,总占比约2—3%。两者难度差异主要来自工艺窗口与验证周期的不同。
ALD为什么被认为是关键方向?
ALD能实现原子层级别的厚度控制,可满足先进制程和3D结构需求,虽然当前市场份额为11%,但在金属栅、BSI、TSV封装等工艺中应用广泛,是决定先进制程能力的重要环节。