半导体设备从湿法刻蚀转向干法刻蚀,本质上是产业链价值重心向设备环节的大幅转移:干法刻蚀设备单机价值量远高于湿法,且随着制程微缩和 3D 结构演进,刻蚀在晶圆厂资本开支中的占比持续攀升,设备厂商的议价能力随之增强。与此同时,市场高度集中的竞争格局,让头部设备厂商在产业链分配中掌握了更强的话语权。
价值分配:刻蚀环节价值量显著提升
湿法刻蚀因溶液反应无方向性、易钻蚀侧面,在制程微缩后逐渐被等离子体干法刻蚀取代,目前湿法刻蚀占比仅约 10%。干法刻蚀的主导地位直接拉高了设备环节的价值占比——在 2D NAND 中,刻蚀设备占设备投资约 15%,而进入 3D NAND 后这一比例跃升至 50%,成为占比最高的设备品类。
制程升级同样驱动刻蚀次数倍增:从 65nm 节点的 20 次,到 5nm 节点的 160 次。刻蚀环节从“可选工艺”变为“核心瓶颈”,设备厂商在产业链中的价值分配权重随之系统性上移。
商业模式:高集中度下的强议价能力
全球干法刻蚀设备市场高度集中,泛林半导体、东京电子、应用材料三家合计份额约 90%,其中泛林半导体全球占比约 47%。这种寡头格局意味着设备厂商对晶圆厂具有较强的溢价能力,商业模式呈现“高研发投入—高技术壁垒—高毛利率”的典型特征。
国产厂商正在这一格局中快速突围。在大陆市场,中微公司份额约 20%,北方华创约 6%。中微公司独创的双反应台技术,可在一个真空腔中同时刻蚀两块晶圆,在保证结果均匀一致的同时,为客户节省约 35% 的原材料,以成本优势构建差异化竞争力。此外,中微公司的 ICP 设备单机价值高于 CCP,其切入 ICP 赛道后有望进一步打开市场空间。
常见问题
干法刻蚀和湿法刻蚀的核心区别是什么?
湿法刻蚀利用溶液化学反应去除材料,工艺简单、成本低,但反应无方向性,制程微缩后失真问题凸显;干法刻蚀(等离子体刻蚀)通过等离子体放电轰击硅片表面,方向可控、精度高,是目前主流技术,湿法刻蚀现多用于清洗环节。
为什么 3D NAND 中刻蚀设备价值占比大幅提升?
3D NAND 通过增加叠堆层数提升存储密度,层数越多,需要刻蚀的高深宽比孔槽就越多、越深,对刻蚀设备的数量和质量要求同步提高。因此刻蚀设备在 3D NAND 设备投资中的占比从 2D 时代的约 15% 提升至约 50%。
国产刻蚀设备厂商处于什么水平?
中微公司 CCP 设备制程覆盖 65nm 至 5nm,并进入台积电供应链;北方华创 ICP 设备核心制程达 28nm,14nm 工艺处于验证阶段。两家厂商在大陆市场的合计份额约 26%,是国产替代进程中最具代表性的力量。