随着制程从90nm演进到3nm，薄膜沉积工序已从约40道增至约100道，直接拉动了对PVD、CVD、ALD等设备的需求。全球薄膜沉积设备市场由应用材料、泛林半导体和东京电子等国际巨头主导，各细分赛道格局稳固；而国内厂商北方华创、拓荆科技等已在PVD和CVD领域取得突破，但整体国产化率仍处于较低水平。
制程升级驱动工序与需求双增长
薄膜沉积工序数量随制程进步显著增加。资料显示，90nm CMOS工艺产线中薄膜沉积工序约为40道，而3nm FinFET工艺产线已增至约100道。工序量的增长直接提升了设备需求：以90nm 12寸晶圆产线为例，每万片产能需要PVD设备约24台、CVD设备约42台。同时，芯片向3D化方向发展后，薄膜沉积设备在资本开支中的占比也从2D NAND的18%提升至3D NAND的26%。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。
全球竞争格局：国际巨头主导，细分赛道集中
在薄膜沉积设备各细分赛道中，市场高度集中。PVD领域，应用材料占据约85%份额，东京电子约占15%。CVD领域，应用材料、泛林半导体、先晶半导体和东京电子的份额分别为28%、25%、17%和11%。在ALD这一“兵家必争之地”，东京电子以约45%的份额领先，应用材料和泛林半导体分别约占29%和26%。国际龙头在技术、客户和产能上具备明显优势。
国产替代：北方华创与拓荆科技多点突破
国内厂商正加速追赶。北方华创在溅射PVD领域优势突出，已推出13款PVD产品，覆盖90-14nm制程，在长江存储中标数据中，其PVD设备占比可达20%左右。拓荆科技则是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商，其PECVD产品工艺覆盖180-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND。在ALD领域，拓荆科技的PEALD设备可应用于14nm及以下逻辑芯片，而北方华创的ALD产品覆盖至28nm。不过，从长江存储、华虹无锡等产线的中标数据看，国产薄膜沉积设备的整体中标率（以机台数量计）多在10%以内，与国际巨头仍有差距。
常见问题
薄膜沉积工序从40道增至100道，对龙头公司订单有何影响？
工序数量的增长直接拉动了对薄膜沉积设备的需求。以90nm 12寸产线为例，每万片产能需配置24台PVD和42台CVD设备。随着制程向3nm演进，工序增至100道，应用材料、泛林等龙头厂商在PVD、CVD、ALD领域的订单量有望持续受益于下游扩产和技术升级。
国内厂商在薄膜沉积设备领域的主要差距在哪里？
主要差距体现在整体市场份额和先进制程覆盖上。国际巨头在PVD、CVD、ALD各细分赛道均占据主导地位，而国内厂商仅在某些细分品类取得突破，如北方华创在溅射PVD领域、拓荆科技在PECVD领域。在ALD这一关键领域，国产设备在技术节点和产业化规模上仍落后于东京电子等龙头。
ALD设备为何被视为“兵家必争之地”？
ALD（原子层沉积）能够实现原子层级别的薄膜厚度控制，是先进制程（如14nm及以下）和3D结构（如FinFET、3D NAND）制造中的关键工艺。尽管目前ALD设备在薄膜沉积市场中占比约11%，但其性能优势使其成为制约芯片制程进步的核心因素，因此是各设备厂商重点布局的方向。