薄膜沉积设备国产化率仍处低位,自主可控的突破口正在PECVD、ALD等细分品类中逐步打开。全球半导体薄膜沉积设备市场规模在2020年已达172亿美元,但国产厂商在主流存储产线的中标份额长期仅有个位数(如长江存储2020年国产化率约7%),替代空间巨大。突破口主要集中于拓荆科技在PECVD领域的产业化领先、两家龙头在ALD先进制程的布局,以及北方华创在溅射PVD上的优势——PECVD产业化与ALD先进制程验证是当前最明确的攻坚方向。
市场格局:国际巨头垄断,国产替代刚过起步期
薄膜沉积设备市场由应用材料、泛林半导体、东京电子等国际巨头主导。以细分品类看,PECVD是占比最大的品类(33%),溅射PVD占19%,ALD占11%。国内市场需求方面,2020年CVD与PVD合计需求约220亿元(CVD 165亿元、PVD 55亿元),但国产化率整体仍在低位:以长江存储中标数据为例,2020年北方华创与沈阳拓荆合计国产化率仅约7%;华虹无锡2020年国产化率约18%(北方华创7%、沈阳拓荆11%),华力集成同年约15%。
突破口一:PECVD——拓荆科技实现国产产业化
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180nm-14nm逻辑芯片制程,以及64层和128层3D NAND存储芯片,客户包括中芯国际、华虹集团、长江存储等。从产销数据看,其PECVD销量从2018年的4台增长至2020年的31台,产业化节奏明显加快。在存储领域,其NF-300H型号面向32-128层3D NAND FLASH处于产业化验证阶段,这是国产PECVD向高端存储突破的关键一环。
突破口二:ALD——先进制程的“兵家必争之地”
ALD虽仅占市场11%,却是决定先进制程能力的关键设备。在28nm以下的FinFET工艺中,ALD沉积的硬掩膜版厚度直接决定Fin的宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。拓荆科技的PEALD设备已能覆盖14nm及以下逻辑芯片,应用于SADP、STI Liner等工艺;北方华创的ALD产品则覆盖至28nm节点。两家公司在ALD上的布局,对应着国产设备向先进制程渗透的两条路径:拓荆主打逻辑先进制程,北方华创覆盖FinFET、3D NAND等多元应用。
突破口三:溅射PVD——北方华创的优势赛道
北方华创在溅射PVD领域已推出多款产品,覆盖90-14nm制程,应用范围从集成电路后道金属互联延伸到先进封装、功率半导体等领域。在长江存储的PVD采购中,北方华创的份额可达20%左右,是国产化率最高的细分品类之一。此外,北方华创在CVD领域以LPCVD和APCVD为主,与拓荆科技的PECVD形成差异化互补。
常见问题
国产薄膜沉积设备与国际巨头差距有多大?
在PECVD、ALD、PVD三大品类中,国际巨头均占据主导地位,例如应用材料在PVD领域市占率约85%,东京电子在ALD领域约45%。国产厂商目前主要在中低制程和特定客户中实现突破,先进制程的验证与量产仍需时间。
未来国产化率提升的关键制约是什么?
核心制约在于客户端验证周期长——设备从出货到客户验收存在较长周期(拓荆科技产销率低于100%即源于此),以及先进制程工艺积累不足。此外,零部件国产化与专利布局也是持续攻坚的方向。
两家国产龙头如何分工?
拓荆科技聚焦PECVD与ALD,是国内PECVD产业化的唯一厂商;北方华创优势在溅射PVD,并在CVD、ALD均有布局。两者在PECVD领域重合度不高,整体形成互补格局。