半导体设备薄膜沉积工序从90nm CMOS工艺的40道增至3nm FinFET工艺产线的100道，工序数翻倍背后是先进制程对薄膜厚度控制精度和材料覆盖广度的极致要求。政策引导国产设备突破先进制程瓶颈的核心路径，是通过国家集成电路产业投资基金（大基金）等资本工具直接注资扶持头部厂商，并聚焦原子层沉积（ALD）等“兵家必争之地”的先进工艺方向。目前，以拓荆科技、北方华创为代表的国产厂商已在PECVD、溅射PVD等细分赛道实现产业化突破，但在ALD等前沿领域仍处于追赶阶段。
制程升级带来的薄膜沉积增量需求
薄膜沉积与刻蚀是互为相反的环节，制程越先进，对两者的需求同步攀升。从90nm CMOS到3nm FinFET，薄膜沉积工序数从40道增至100道，设备需求量随之显著增长。以12寸晶圆产线为例，从180nm 8寸到90nm 12寸，PVD设备需求量从每万片产能4.8台增至24.0台，CVD设备从9.9台增至42.0台。
此外，芯片向3D化结构演进也直接拉动了薄膜沉积设备的资本开支占比。在3D NAND Flash产线中，薄膜沉积在三大核心工艺资本开支中的占比从2D时代的18%提升至26%，而刻蚀从20%跃升至50%，光刻则从38%降至18%。全球半导体薄膜沉积设备市场规模从2017年的125亿美元增长至2020年的172亿美元，复合增长率约11%。
政策扶持路径与国产替代格局
政策对国产薄膜沉积设备的支持，最直接的体现是大基金对头部厂商的股权投资。以拓荆科技为例，国家集成电路产业投资基金股份有限公司持股19.86%，是其第一大股东；中微公司持股8.40%。这种资本纽带使国产厂商在研发投入和产能扩张上获得长期资金支撑。
在技术扶持方向上，ALD是政策重点关注的先进工艺。ALD能够实现原子层级别的厚度控制，在28nm以下先进制程的FinFET结构中，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。虽然ALD目前仅占薄膜沉积设备市场11%的份额，但被视为需求增长最快的细分方向。
从国产替代进度看，各细分赛道仍由应用材料、东京电子等国际巨头主导。国内厂商中，拓荆科技是唯一实现PECVD设备产业化的国产厂商，产品覆盖180nm至14nm逻辑芯片制程；北方华创的优势集中在溅射PVD领域，已推出13款PVD产品，覆盖90nm至14nm多个制程工艺。两家公司在ALD领域均有布局，拓荆科技的PEALD设备可应用于14nm及以下逻辑芯片，北方华创的ALD产品目前覆盖至28nm节点。
常见问题
政策资金如何具体支持国产薄膜沉积设备厂商？
主要通过国家集成电路产业投资基金（大基金）直接持股头部厂商。例如大基金持有拓荆科技19.86%的股份，成为其第一大股东，为企业在PECVD、ALD等方向的研发与产业化提供长期资本支持。
国产厂商在ALD领域处于什么水平？
拓荆科技的PEALD设备已实现产业化应用，覆盖28nm至14nm的SADP、STI Liner等工艺；北方华创的ALD产品线覆盖至28nm FinFET及3D NAND应用。总体而言，国产ALD设备在先进制程的渗透率仍处于提升初期。
薄膜沉积设备国产化率目前大致处于什么区间？
从主流晶圆厂中标数据看，长江存储的薄膜沉积设备国产化率（按机台数量）在2018年至2020年间，北方华创和沈阳拓荆合计约3%至7%；华虹无锡的国产化率相对更高，两家厂商合计约9%至18%。总体而言，薄膜沉积设备国产化率仍在10%左右的水平，替代空间广阔。