光伏与半导体薄膜沉积工序在材料种类、均匀性、纯度等核心指标上存在本质差异,半导体薄膜沉积的技术壁垒远高于光伏,这导致两条产业链上的设备供应商在定位与分工上截然不同——光伏设备商更侧重成本与产能,而半导体设备商则必须攻克极高的工艺精度与纯度要求。
技术壁垒差异:光伏 vs 半导体
光伏和半导体虽同属泛半导体行业,但薄膜沉积的要求差异巨大。光伏沉积的材料以TCO透明导电氧化物、非晶硅/微晶硅为主,对均匀性和杂质的容忍度较高;而半导体沉积的材料种类更复杂,包括多晶硅、介质材料(绝缘)和金属材料(导电),对薄膜的均匀性、纯度要求严苛得多。因此,半导体薄膜沉积设备在技术壁垒上远高于光伏设备。
设备供应商的分层定位
技术壁垒的差异直接决定了设备商的分层定位。在半导体领域,薄膜沉积设备市场由国际巨头主导,国产替代的主力是拓荆科技和北方华创。拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,其产品覆盖180-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND;北方华创的优势集中在溅射PVD领域,覆盖90-14nm制程。两家公司在ALD(原子层沉积)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技术节点覆盖28nm。
相比之下,光伏薄膜沉积设备的技术门槛较低,国内供应商更多聚焦于提升产能和降低成本,与半导体设备商形成清晰的分层——半导体设备商必须攻克原子级精度(如ALD在FinFET工艺中控制Fin宽度),而光伏设备商则更关注规模化生产的经济性。
常见问题
光伏和半导体薄膜沉积设备可以通用吗?
不能通用。 两类设备沉积的材料种类不同(光伏:TCO、非晶硅等;半导体:多晶硅、介质、金属等),且半导体对均匀性、纯度的要求远高于光伏,因此设备在设计与工艺参数上存在本质差异,无法互换使用。
国产半导体薄膜沉积设备进展如何?
国产替代正加速推进,但整体市场份额仍较低。 拓荆科技在PECVD领域已实现产业化,北方华创在溅射PVD领域打破应用材料垄断,两家在ALD领域均有布局。从下游晶圆厂中标数据看,国产化率总体在10%左右,其中北方华创在溅射PVD细分领域占比可达20%左右。
ALD设备为什么是“兵家必争之地”?
ALD能实现原子层级的厚度控制,是先进制程的关键。 在28nm以下的FinFET工艺中,ALD沉积的Spacer材料宽度直接决定芯片制程,对于3D NAND等存储芯片的堆叠层数控制也至关重要。虽然ALD目前仅占薄膜沉积设备市场11%的份额,但其在先进制程中的地位使其成为各厂商重点布局的方向。