据Gartner口径,全球刻蚀设备市场规模已从2019年的109亿美元提升至197亿美元,复合增长率超过20%。刻蚀环节位于晶圆制造设备的中游:上游是射频电源、真空腔体、静电吸盘等核心零部件供应商,中游是等离子体刻蚀整机厂商,下游则是逻辑与存储晶圆厂。 按技术分支看,ICP与CCP应用占比接近,但ICP单机价值更高,市场规模明显高于CCP,两者分别对应硅刻蚀与介质刻蚀等不同工艺环节的配套需求。

中游整机:ICP与CCP分工明确

等离子体刻蚀设备一般由多个真空反应腔和主机传递系统组成,原理是用等离子体放电产生的活性粒子在电压加速下轰击硅片表面,与被刻蚀材料反应生成可挥发气体,从而加工出微观结构,废气由真空腔抽离。

两种主流技术路线的刻蚀对象不同:

技术分支适用工艺主要厂商
CCP(电容性等离子体刻蚀)逻辑IC前段工艺中的栅侧墙、硬掩膜刻蚀,封装环节的接触孔、铝垫刻蚀,NAND中的深斜孔槽拉姆研究、东京电子、中微公司
ICP(电感性等离子体刻蚀)浅沟槽隔离、多晶硅栅、金属栅、应变硅、金属导线、镶嵌式刻蚀金属硬掩膜等拉姆研究、应用材料、北方华创、中微公司

硅刻蚀直接决定芯片制程,对精确度要求很高,一般使用ICP;氧化硅和氮化硅硬度高,需要高离子能量,一般使用CCP。中微公司的CCP设备覆盖了约七成介质刻蚀应用,并已切入ICP赛道;北方华创则长期专注硅刻蚀与金属刻蚀,核心设备制程达到28nm。

上游零部件与下游晶圆厂

刻蚀设备的上游是射频电源、真空腔体、静电吸盘等核心零部件。以静电吸盘为例,中微公司在Primo AD-RIE-e上改进了静电吸盘,达到四分区单独温控并有动态调温功能——零部件的性能升级直接决定整机的工艺能力。

下游需求由晶圆厂驱动。随着制程升级和芯片向3D结构发展,刻蚀次数显著增加:65nm约20次,5nm已达160次;在3D NAND制造中,刻蚀设备价值量占比从2D NAND的15%升至50%。这使晶圆厂对刻蚀设备的数量和质量都提出了更高要求。

常见问题

刻蚀设备产业链上下游分别是谁?

上游是射频电源、真空腔体、静电吸盘等核心零部件供应商;中游是等离子体刻蚀整机厂商,如拉姆研究、东京电子、应用材料、中微公司、北方华创;下游是逻辑与存储晶圆厂,其制程升级与3D结构演进直接拉动刻蚀设备需求。

ICP和CCP有什么区别?

两者最根本的差异在于刻蚀对象。ICP主要用于硅刻蚀,如浅沟槽隔离、多晶硅栅等,对精确度要求高;CCP主要用于介质刻蚀,如氧化硅、氮化硅,需要高离子能量。资料显示两者应用占比分别为43%和42%,但ICP单机价值更高,市场规模明显高于CCP。

刻蚀设备市场为何持续增长?

制程升级使刻蚀次数成倍增加,从65nm的约20次升至5nm的160次;同时芯片向3D结构发展增加了叠堆层数,3D NAND中刻蚀设备价值量占比达50%。晶圆厂对刻蚀机的数量和质量要求同步提升,驱动刻蚀环节价值量持续上行。