薄膜沉积设备主要分为 CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)、ALD(原子层沉积)和外延沉积 四大技术路线,四者之间不存在明显的替代关系,各自适用的制程与功能不同,因此上下游无法按单一链条梳理,而应按技术路线分别拆解:每条路线衍生出 PECVD、LPCVD、溅射 PVD、蒸镀 PVD 等细分技术,各自对应不同的零部件、材料与前驱体供应体系,下游客户也按制程需求分散在不同路线上。市场格局同样高度分散——占比最高的 PECVD 份额也仅为 33%,这意味着厂商的生存关键在于对薄膜材料覆盖的广度与深度,而非押注单一路线。
四大路线为何各成体系
四大类方法为满足不同制程和功能需求,衍生出多种细分技术:CVD 下有面向不同制程的 PECVD、LPCVD 等,PVD 则包括溅射 PVD 和蒸镀 PVD。每种设备特点不同、适用领域不同,彼此不构成替代关系。从细分品类占比看,格局相当分散:
| 细分品类 | 占比 |
|---|---|
| PECVD | 33% |
| 溅射 PVD | 19% |
| 管式 CVD | 12% |
| ALD | 11% |
| 非管式 | 11% |
| 其他(含 SACVD) | 6% |
| LPCVD | 4% |
| 电镀 ECD | 4% |
(数据来源:Gartner、转引自拓荆科技招股书,华创证券)
正因为路线之间不可替代,上游的腔体、电源、气体与金属靶材、前驱体等配套环节,是按细分技术分别成体系的;下游则依据逻辑芯片、存储芯片、先进封装等不同制程需求,分布在不同路线上。
上下游梳理的两个抓手
一是按技术路线拆分供应体系。 ALD 是其中值得重点关注的方向:它通过反应物化学吸附、清除过剩反应物、引入第二种反应物发生反应的循环过程,实现原子层级别的厚度控制,能够较好满足先进制程和 3D 结构需求,虽然当前占比为 11%,却是"兵家必争之地"。在 28nm 以下先进制程的 FinFET 结构中,ALD 沉积的 Spacer 材料宽度决定了 Fin 的宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一;此外,ALD 设备在金属栅、BSI 等工艺中也有大量应用,可用于制造 CMOS 器件、存储芯片和 TSV 封装。ALD 还可细分为等离子体增强原子层沉积(PE-ALD)和热处理原子层沉积(Thermal-ALD)。
二是按下游需求分布看客户结构。 制程进步会带动薄膜沉积工序量增加,芯片向 3D 化发展后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比也随之提升(2D 到 3D NAND FLASH 产线中,该占比由 18% 升至 26%)。国内厂商的路线侧重也印证了这种分散格局:拓荆科技覆盖规模最大的 PECVD 与需求增长最快的 ALD,以及 SACVD;北方华创则在 PVD、CVD、ALD 三大方向均有布局,优势集中在溅射 PVD。
常见问题
薄膜沉积四大路线中,哪一类占比最高?
PECVD 是占比最高的细分品类,份额为 33%(数据来源:Gartner、转引自拓荆科技招股书,华创证券)。但即便是占比最高的单项,份额也仅约三分之一,说明整个薄膜沉积设备市场高度分散。
ALD 为什么被视为关键方向?
ALD 性能较强,能够较好满足先进制程和 3D 结构的需求,虽然当前占比为 11%,但属于"兵家必争之地"。在 28nm 以下先进制程的 SADP 工艺中,ALD 沉积的 Spacer 材料宽度直接决定 Fin 的宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。
国内厂商在四大路线上分别侧重什么?
拓荆科技的产品已覆盖规模最大的 PECVD 和需求增长最快的 ALD,以及 SACVD,其 PECVD 工艺覆盖 180-14nm 逻辑芯片,ALD 覆盖 14nm;北方华创在 PVD、CVD 和 ALD 三大方向均有布局,优势方向是溅射 PVD,ALD 技术节点覆盖至 28nm。