从2D到3D NAND，薄膜沉积资本开支占比从18%升至26%，半导体设备行业经历的关键拐点是存储芯片从平面架构转向3D堆叠架构。这一转变彻底改写了三大核心设备的资本开支权重：在2D NAND产线中，光刻设备以38%的资本开支占比居于首位；而在3D NAND产线中，刻蚀设备跃升至50%，薄膜沉积从18%提升至26%，光刻则降至18%。薄膜沉积设备在产线中的价值量随堆叠层数增加而显著提升，这是行业最核心的结构性拐点。
从平面到堆叠：设备权重的历史性反转
在2D NAND时代，芯片制造依赖光刻机不断缩小线宽，光刻设备因此占据产线资本开支的38%，是绝对的核心。而薄膜沉积与刻蚀的占比分别为18%和20%，角色相对辅助。
3D NAND的商业化彻底改变了这一格局。芯片不再依赖平面微缩，而是通过垂直堆叠存储单元来提升容量，堆叠层数从32层逐步迈向64层、128层乃至更高。由于每一层堆叠都需要完成薄膜沉积与刻蚀工序，沉积和刻蚀的工序量与层数直接挂钩，而光刻的工序需求相对下降。由此，三大核心设备的资本开支权重排序发生反转：刻蚀升至50%，薄膜沉积升至26%，光刻降至18%。
ALD：从配角到“兵家必争之地”
在3D结构和高深宽比特征面前，传统沉积技术的覆盖能力出现瓶颈，原子层沉积（ALD）凭借原子级别的厚度控制与优异的三维保形性，从小众技术走向主流。ALD通过交替引入反应物、在表面进行自限性化学吸附的方式逐层生长薄膜，能够对复杂3D结构的表面实现均匀覆盖，因此成为先进制程与3D NAND制造中的关键设备。
尽管ALD在薄膜沉积设备市场中占比约11%，并非份额最大的品类，但其技术价值极高。在先进逻辑芯片的FinFET制造中，ALD沉积材料的厚度直接决定Fin的宽度，是制约制程先进程度的核心因素之一；在3D NAND的深孔结构填充中，ALD同样不可或缺。正因如此，ALD被视为薄膜沉积技术中的“兵家必争之地”。
市场规模的扩张与国产力量的崛起
在制程升级与3D化双重驱动下，全球半导体薄膜沉积设备市场规模持续增长，从125亿美元一路增长至172亿美元，复合增长率约11%。市场的扩张不仅体现在总量上，也体现在技术路线的多元化——PECVD以33%的份额居首，溅射PVD占19%，管式CVD与非管式CVD各占约12%和11%。
国内市场方面，国产设备厂商正在薄膜沉积领域加速突破。拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商，产品覆盖逻辑芯片180-14nm制程，以及64层和128层3D NAND；北方华创的优势则集中在溅射PVD领域，产品覆盖90-14nm多个制程工艺。两家公司在ALD领域均有布局，分别覆盖14nm和28nm技术节点。
常见问题
为什么3D NAND会提升薄膜沉积设备的占比？
3D NAND通过垂直堆叠存储单元提升容量，堆叠层数越多，所需的薄膜沉积工序就越多。每一层堆叠都需要沉积介质材料形成绝缘和隔离结构，因此薄膜沉积设备的资本开支占比从2D时代的18%提升至3D时代的26%。
ALD与CVD、PVD有何本质区别？
CVD和PVD属于批量沉积，对薄膜厚度的控制精度相对有限；而ALD通过自限性化学反应逐层生长，能够实现原子层级别的厚度控制，对3D结构的保形覆盖能力更强。在薄膜沉积设备市场中，PECVD份额最大（33%），ALD占比约11%，但ALD因满足先进制程与3D结构需求而被视为战略重点。
国产薄膜沉积设备目前处于什么水平？
国产厂商中，拓荆科技在PECVD领域实现了产业化突破，是国内唯一实现该设备产业化的厂商，产品覆盖180-14nm逻辑芯片及64层、128层3D NAND；北方华创在溅射PVD领域具备较强竞争力，覆盖90-14nm制程。两家公司在ALD领域均有布局，但整体国产化率仍处于提升阶段。