PECVD(等离子体增强化学气相沉积)占薄膜沉积设备市场约33%的份额,但其国产化率尚处于较低水平。国产替代的突破口主要在于成熟制程(如28nm及以上逻辑芯片、64/128层3D NAND)的PECVD和溅射PVD设备,以及先进封装领域的PVD/CVD;难点则集中在高端工艺验证周期长、关键零部件依赖进口、以及专利壁垒等方面。
国产替代现状:各品类进展不一
在PECVD领域,拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,其产品已覆盖180nm至14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND存储芯片。在溅射PVD领域,北方华创优势明显,已推出多款PVD产品,覆盖90nm至14nm制程,并成功打破应用材料在该领域的垄断。在ALD领域,两家公司均有布局——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产品则主要覆盖28nm节点。
从国产化率看,以华虹无锡和华力集成的中标数据为例,国产薄膜沉积设备在部分产线的整体占比约在10%左右。
国产替代三大难点
- 高端工艺验证周期长:薄膜沉积设备从生产完成、发货到客户验收,存在较长的验收周期,尤其是先进制程(如14nm以下)的工艺验证需要反复调试,耗时数年。
- 关键零部件依赖进口:射频电源、真空计、质量流量控制器等核心零部件仍较多依赖海外供应商,制约了供应链的完全自主可控。
- 专利壁垒高:国际巨头(如应用材料、东京电子、泛林半导体)在CVD、PVD、ALD领域拥有大量基础专利,国产厂商在技术路线和工艺细节上需绕开或突破。
突破口方向:成熟制程与先进封装
国产厂商当前的主要突破口集中在成熟制程的薄膜沉积设备(如28nm及以上逻辑芯片、3D NAND存储芯片),以及先进封装领域(如TSV硅通孔PVD、Bumping PVD)。这些领域对设备性能的要求相对低于先进逻辑制程,且国内市场需求旺盛,是国产设备积累经验、提升良率和可靠性的关键路径。
常见问题
拓荆科技和北方华创在薄膜沉积设备上的主要区别是什么?
拓荆科技的优势在于PECVD和PEALD,是国内唯一实现PECVD产业化的厂商,产品主要面向逻辑芯片和存储芯片的介质薄膜沉积。北方华创的优势在于溅射PVD,覆盖90nm至14nm制程,同时在LPCVD、APCVD、ALD等领域也有布局,但PECVD主要用于泛半导体领域。
为什么ALD设备被称为“兵家必争之地”?
ALD(原子层沉积)能实现原子级别的膜厚控制,是先进制程(如14nm及以下)和3D结构(如FinFET、3D NAND)中不可或缺的关键技术。虽然目前ALD市场占比约11%,但它是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一,技术壁垒高,国产厂商尚处于起步或追赶阶段。
国产薄膜沉积设备目前主要应用于哪些领域?
国产设备目前主要应用于成熟制程的逻辑芯片(如28nm及以上)、3D NAND存储芯片(64/128层)、功率半导体、MEMS和先进封装等领域。在更先进的逻辑制程(如14nm以下)和高端存储芯片中,国产设备的验证和导入仍在推进。