3D NAND 从 2D 转向 3D 后,三大核心工艺在芯片产线资本开支中的占比发生了明显再分配:薄膜沉积从 18% 升至 26%,刻蚀从 20% 升至 50%,光刻则从 38% 降至 18%(来源:IC Knowledge,中微公司2020年度业绩说明会,东京电子,华创证券)。这组数字说明,3D 化并非让所有设备同步受益,而是把投资重心从光刻转移到了以薄膜沉积和刻蚀为代表的"沉积—刻蚀"环节。
为什么堆叠层数直接拉动薄膜沉积
3D NAND 采用垂直堆叠结构,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩。层数越多,需要沉积的介质薄膜层数越多,对应的薄膜沉积工序量和设备用量随之增长。这一逻辑与制程进步带来的工序量增加方向一致——资料显示,90nm CMOS 工艺的薄膜沉积工序约为 40 道,3nm FinFET 工艺产线则增至 100 道(来源:公司招股说明书,华创证券)。工序量是设备需求量的直接来源,因此薄膜沉积在 3D 架构下的资本开支占比抬升,本质上是"堆叠"这一结构变化对沉积工序的刚性拉动。
三大核心工艺的占比再分配
| 核心工艺 | 2D 产线占比 | 3D 产线占比 |
|---|---|---|
| 薄膜沉积 | 18% | 26% |
| 刻蚀 | 20% | 50% |
| 光刻 | 38% | 18% |
数据来源:IC Knowledge,中微公司2020年度业绩说明会,东京电子,华创证券
可以看到,光刻占比大幅让渡,刻蚀成为占比最高的环节,薄膜沉积同步上行。薄膜沉积与刻蚀的相关性非常强,二者共同构成 3D 结构下设备投资的主要去向。
设备厂商的收入集中在哪些细分品类
薄膜沉积设备市场本身较为分散,占比最大的 PECVD 份额为 33%,其后依次为溅射 PVD 19%、管式 CVD 12%、ALD 11% 等(来源:Gartner,转引自拓荆科技招股书,华创证券)。这意味着厂商的竞争力更多取决于对薄膜材料覆盖的广度与深度,而非单一品类。
其中 ALD 虽占比为 11%,但被资料称为"兵家必争之地"——它能较好满足先进制程和 3D 结构的需求,可用于制造 CMOS 器件、存储芯片和 TSV 封装等。在 3D NAND 产线对介质薄膜的需求下,PECVD 与 ALD 是收入来源中较具代表性的细分品类。
常见问题
3D NAND 为什么会让薄膜沉积占比上升?
因为堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,层数增加意味着需要沉积的薄膜层数增加,薄膜沉积工序量和设备用量相应增长,从而推高其在产线资本开支中的占比。
薄膜沉积和刻蚀在 3D 产线中是此消彼长的关系吗?
不是。两者相关性非常强,在 3D NAND 产线中占比同时上升,薄膜沉积由 18% 升至 26%,刻蚀由 20% 升至 50%,真正让渡占比的是光刻。
薄膜沉积设备中哪些细分品类更值得关注?
占比最大的是 PECVD(33%),需求增长较快、被资料称为"兵家必争之地"的是 ALD(11%)。具体到 3D NAND 产线的设备选型与验证进度,建议以厂商公开披露及产线实际招标数据为准。