溅射PVD的国产化率约20%,这一水平主要来自存储产线招标数据的测算,对应的下游需求集中在三类场景:逻辑芯片的金属互连、3D NAND存储堆叠,以及以TSV为代表的先进封装。三者对溅射PVD的需求逻辑并不相同——逻辑芯片靠制程升级拉动工序量,3D NAND靠堆叠层数直接放大薄膜沉积占比,先进封装则靠通孔金属化打开新的应用面。从国产切入难度看,存储与先进封装的验证门槛相对集中,逻辑先进制程的替代仍需时间。
需求从哪里来:三类下游的驱动逻辑不同
逻辑芯片的需求来自制程进步。随着工艺节点向前推进,薄膜沉积工序数明显增加,90nm CMOS工艺约为40道,3nm FinFET工艺产线则达到100道,设备需求量随之上升。以不同制程逻辑芯片产线每万片产能的薄膜沉积设备需求量看,180nm 8寸产线的PVD为4.8台,90nm 12寸产线则达到24.0台。国内溅射PVD产品已可覆盖90-14nm的多个制程工艺。
3D NAND的需求来自结构3D化。芯片向3D方向发展后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,薄膜沉积在3D NAND产线资本开支中的占比由2D的18%升至3D的26%。国产薄膜沉积设备的工艺已覆盖64层和128层3D NAND,可兼容氧化硅、氮化硅等薄膜材料。
先进封装的需求来自通孔金属化。溅射PVD可用于TSV封装环节,国内厂商已推出硅通孔PVD、Bumping PVD等产品,覆盖Cu、Ti、Ta、Al等金属工艺,属于相对独立于前道制程的一类应用。
国产化率约20%意味着什么
这一数字的口径需要说明:它来自长江存储薄膜沉积设备招标中,国产厂商在溅射PVD细分设备的中标占比测算,并非全市场统一统计。同期CVD类设备的国产供应商总占比约为2-3%,华虹无锡、华力集成等产线的薄膜设备国产化率总体在10%左右。
从细分品类结构看,溅射PVD在薄膜沉积设备中占比约19%,低于PECVD的33%,但高于ALD的11%。国内厂商在溅射PVD方向的优势较为集中,产品对下游的议价能力较强,这在国产设备中并不多见。
常见问题
溅射PVD国产化率约20%主要对应哪些下游?
主要对应三条线:逻辑芯片的金属互连与硬掩膜等后道金属工艺、3D NAND的存储堆叠薄膜沉积,以及TSV等先进封装环节。三者的需求驱动因素不同,逻辑芯片看制程升级带来的工序量增长,3D NAND看堆叠层数,先进封装看通孔金属化工艺的普及。
为什么3D NAND对薄膜沉积设备的拉动更明显?
因为3D架构下堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,薄膜沉积在3D NAND产线资本开支中的占比由2D时代的18%提升至26%。相比之下,同一口径下光刻占比由38%降至18%,刻蚀由20%升至50%,薄膜沉积是受益于3D化的核心环节之一。
国产溅射PVD目前能覆盖到什么工艺范围?
国内溅射PVD产品已覆盖90-14nm的多个制程工艺,可应用于集成电路与功率半导体等领域;在存储方向,国产薄膜沉积设备工艺已覆盖64层和128层3D NAND。先进封装方向则有硅通孔PVD、Bumping PVD等专门机型,覆盖Cu、Ti、Ta等金属薄膜工艺。