先进制程对薄膜沉积设备的需求量呈倍增态势。以逻辑芯片产线为例,180nm 8寸产线的PVD需求为4.8台/万片产能、CVD需求为9.9台,而90nm 12寸产线PVD升至24.0台、CVD升至42.0台,两类设备需求均增长约3.2倍。这一变化正在推动产业链重新划分价值环节:上游靶材、真空泵、射频电源等核心零部件环节的配套重要性上升,下游晶圆厂的资本开支结构也从单点采购转向对沉积、刻蚀等核心工艺环节的系统性投入。

需求量倍增的驱动逻辑

薄膜沉积设备需求的增长,主要来自两条主线。

其一是制程进步带来的工序量增加。资料显示,90nm CMOS工艺的薄膜沉积工序数为40道,3nm FinFET工艺产线则达到100道,工序数量成倍扩张直接拉动了设备台套需求。

其二是芯片向3D化方向发展后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩。在2D与3D NAND FLASH产线资本开支中,薄膜沉积占比从18%升至26%,刻蚀从20%升至50%,而光刻则从38%降至18%。这意味着在3D架构下,薄膜沉积与刻蚀在资本开支中的权重明显提升。

上游零部件与下游晶圆厂的分工变化

从需求结构看,薄膜沉积设备并非单一品类,而是由多个细分赛道构成。资料显示,PECVD占比33%、溅射PVD占比19%、管式CVD占比12%、ALD占比11%。不同品类对上游零部件的配套要求各异,靶材主要对应PVD溅射工艺,真空泵、射频电源则广泛配套于CVD、PVD、ALD等多类设备。随着先进制程对ALD等高性能设备的需求上升,上游配套环节需要相应提升在材料纯度、真空环境控制和电源稳定性等方面的能力。

从价值分配看,薄膜沉积设备市场各细分赛道目前由国际厂商占据主要份额,如应用材料在PVD领域占比85%、东京电子在ALD领域占比45%。国内方面,按国盛证券测算,中国大陆对CVD和PVD的市场需求合计在200亿元左右。在国产替代进程中,北方华创在溅射PVD细分设备中占比较高,可达20%左右;CVD类设备的国产供应商主要是沈阳拓荆,总占比约2-3%。这一格局意味着上游零部件企业与国产设备厂商之间需要更紧密的协同开发,而下游晶圆厂在扩产时也需同步考虑设备验证周期与供应链安全。

常见问题

薄膜沉积设备需求增长约3.2倍,是否意味着所有品类同步增长?

不是。需求增长主要体现在先进制程产线的设备台套数上,不同技术路线的增速存在差异。资料显示,ALD是需求增长最快的品类,但其当前市场占比仅为11%,而PECVD以33%的占比仍是规模最大的细分品类。

上游零部件企业应如何应对这一分工变化?

核心在于匹配不同沉积工艺的配套要求。PVD以溅射为主,对靶材的纯度与利用率要求较高;CVD与ALD涉及化学反应与原子层级控制,对真空泵的耐腐蚀性和射频电源的稳定性要求更为突出。零部件企业需根据下游设备厂商的工艺路线进行针对性研发与验证。

国内晶圆厂在设备采购上呈现什么特点?

从长江存储的采购数据看,其薄膜沉积设备采购以CVD为主,PVD采购量相对较少,同时ALD采购量在近年有所上升。不同晶圆厂的国产化率存在差异,华虹无锡和华力集成的薄膜设备国产化率总体在10%左右,高于长江存储同期的国产化水平。