半导体设备薄膜沉积从CVD、PVD到ALD四大路线并存，这一技术格局是如何一步步演变形成的？

半导体薄膜沉积设备的技术格局，是从早期以化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）为主，逐步衍生出原子层沉积（ALD）与外延沉积，最终形成四大类方法并存的局面。这一演变的核心驱动力，是不同制程节点和器件结构对薄膜材料种类、厚度控制精度与覆盖能力提出了差异化要求——CVD 与 PVD 在光伏等泛半导体领域同样有应用，但半导体制造对均匀性和纯度的要求明显更高，技术壁垒也更高。四大类方法各自衍生出多种具体技术，因特点与适用领域不同，彼此之间不存在明显的替代关系。

四条路线是如何分化出来的

在半导体领域，沉积的材料主要是多晶硅、介质材料（绝缘）和金属材料（导电）。薄膜沉积与刻蚀可理解为两个相反的环节：薄膜材料无差别沉积到硅片表面后，再通过刻蚀去除不需要的部分，最终使晶体管集成为电路。

CVD 和 PVD 是发展较早、与光伏领域重合的两类方法。为满足不同制程和功能需求，CVD 衍生出针对不同制程的 PECVD、LPCVD 等技术，PVD 则包括溅射 PVD 和蒸镀 PVD。随后，先进制程与 3D 结构的需求催生了 ALD：它通过依次引入反应物、化学吸附至表面饱和、清除过剩反应物、再引入第二种反应物发生反应，循环生长出原子层级的目标材料，从而实现对厚度的原子层级别控制。外延沉积则构成第四大类方法。

市场格局：分散而非集中

技术路线的分化，直接体现在市场构成上。薄膜沉积设备市场较为分散，占比最高的 PECVD 份额为 33%。

资料来源：Gartner、转引自拓荆科技招股书，华创证券

这种分散格局意味着，厂商要在薄膜沉积设备市场中立足，更多考验的是对薄膜材料覆盖的广度和深度，而非单一品类的规模优势。

ALD 为何成为关键增量

在四条路线中，ALD 尤其值得关注。它的性能能够较好地满足先进制程和 3D 结构的需求，虽然占比为 11%，却是“兵家必争之地”。

以先进制程为例，28nm 以下制程需采用 FinFET 结构，难点在于 Fin 的形状。在 22nm 制程中，Fin 的宽度为 14.67nm，远小于光刻机所能制造的最小尺寸，因此需要通过自对准双重成像技术（SADP）工艺完成。在这一工艺中，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。尽管 ALD 在其中只使用一次，却决定了最终的芯片制程。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 封装等。

常见问题

四大技术路线之间会互相替代吗？

不会。每种设备因特点存在差异，同时适用的领域也不同，因此不存在明显的替代关系。市场构成分散、占比最高的 PECVD 也仅 33%，正说明各路线各有其不可替代的应用场景。

为什么 ALD 占比不高却被视为重点方向？

ALD 能够很好地满足先进制程和 3D 结构的需求，在 SADP 工艺中直接决定 Fin 宽度，进而影响芯片制程。同时它在金属栅、BSI 等工艺以及 CMOS 器件、存储芯片、TSV 封装中均有大量应用，需求增长较快。

半导体薄膜沉积与光伏领域的沉积工序是一回事吗？

不是。两个领域都有薄膜沉积工序，但设备差异较大。最基本的是沉积材料种类不同，此外均匀性、纯度等指标上光伏要求比半导体低很多，因此半导体的技术壁垒更高。