光伏薄膜沉积设备国产化率已较高,而半导体薄膜沉积设备的国产替代仍处于起步阶段,尤其在先进制程领域差距明显,但已实现多点突破,国产替代之路正加速推进,但距离完全自主可控仍有较长距离

光伏与半导体薄膜沉积设备的差距

光伏与半导体虽同属泛半导体行业,但两者对设备的技术要求差异巨大。光伏薄膜沉积设备(如PECVD)主要沉积导电或钝化薄膜,对均匀性、纯度等指标要求相对较低,因此国产化率已较高。而半导体薄膜沉积设备需要沉积多晶硅、介质材料或金属材料,对薄膜的均匀性、纯度和原子层级控制要求极高,技术壁垒远高于光伏。

半导体薄膜沉积设备国产替代现状

目前,半导体薄膜沉积设备市场主要被应用材料、东京电子、泛林半导体等国际巨头垄断,国产化率总体较低。从长江存储等国内主要晶圆厂的中标数据来看,国产薄膜沉积设备的国产化率总体在10%左右。国产替代的主力是拓荆科技北方华创两家企业:

  • 拓荆科技:国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,产品工艺覆盖180nm-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND。其PE-ALD设备在国内处于领先地位,可广泛应用于14nm及以下逻辑芯片。
  • 北方华创:在溅射PVD领域优势明显,已推出13款PVD产品,覆盖90nm-14nm多个制程工艺。其ALD设备技术节点覆盖至28nm

常见问题

半导体薄膜沉积设备的国产化率大概是多少?

根据国内主要晶圆厂的中标数据估算,半导体薄膜沉积设备的国产化率总体在10%左右。其中,北方华创在溅射PVD细分领域的国产化率可达20%左右,而拓荆科技在CVD类设备的国产化率约为2-3%。不同产线的国产化率存在差异,如华虹无锡的薄膜沉积设备国产化率相对更高。

国产设备在先进制程(7nm以下)方面进展如何?

目前国产薄膜沉积设备在先进制程领域仍存在较大空白。拓荆科技的PECVD产品已覆盖至14nm,其面向10nm以下制程的PECVD产品仍处于研发阶段。北方华创的ALD设备技术节点主要覆盖至28nm。原子层沉积(ALD)是先进制程的“兵家必争之地”,但国产ALD设备在7nm以下制程的产业化应用尚未实现。

国产替代面临的主要挑战是什么?

国产替代的主要挑战体现在多个方面:一是零部件,如射频电源、真空泵等核心零部件仍依赖进口;二是材料,高纯靶材、前驱体等关键材料的国产化率较低;三是工艺,先进制程对薄膜的均匀性、纯度、应力控制等要求极高,需要长期的技术积累和工艺验证。此外,设备从研发到通过客户验证并实现量产,通常需要较长的验收周期。

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