薄膜沉积设备市场在制程升级与3D化结构双重驱动下持续扩容，全球规模从2017年的125亿美元增至2020年的172亿美元，复合增长率约11%。在这条赛道上，CVD、PVD、ALD三条技术路线各自主攻不同薄膜需求，技术壁垒与适用场景差异显著——CVD凭借化学气相反应优势覆盖介质膜与先进制程填充，PVD主导金属互连与阻挡层沉积，ALD则以原子级厚度控制成为先进制程的“兵家必争之地”。
三条技术路线的核心壁垒与分工
CVD（化学气相沉积） 通过气态前驱体在硅片表面发生化学反应生成薄膜，是市场占比最高的路线。其壁垒主要体现在高深宽比结构的无空隙填充能力，以及膜厚均匀性与台阶覆盖率的平衡。CVD衍生出PECVD、LPCVD、SACVD等多种细分技术，其中PECVD以33%的份额居各细分品类之首。
PVD（物理气相沉积） 以溅射方式为主，通过物理轰击靶材使材料沉积在硅片表面，在金属互连、阻挡层等导电薄膜沉积中占据主导。PVD的难点在于金属薄膜的纯度和台阶覆盖率控制，尤其在先进封装与功率半导体等场景下对薄膜应力与附着力的要求更为严苛。
ALD（原子层沉积） 通过将两种反应物分步交替引入、循环生长，实现对薄膜厚度原子层级别的精准控制。在28nm以下先进制程的FinFET结构中，ALD沉积的Spacer材料宽度直接决定Fin宽度，是制约逻辑芯片先进程度的核心环节之一，因此在金属栅、BSI工艺及3D存储芯片中应用广泛。
工程难点：均匀性、覆盖率与速率的三角权衡
三条路线在工程化上面临的共同挑战，是膜厚均匀性、台阶覆盖率与沉积速率之间的权衡。CVD追求高深宽比填充能力的同时需控制颗粒污染；PVD在保证金属薄膜纯度的前提下提升台阶覆盖率；ALD虽然控制精度最高，但分步循环的工艺特性使其沉积速率相对有限。随着制程从90nm演进到3nm，薄膜沉积工序数从40道增至100道，对设备综合性能的要求持续提升。
国产设备的差异化突破
在国产替代进程中，拓荆科技与北方华创形成差异化布局。拓荆科技是PECVD领域唯一实现产业化的国产厂商，产品覆盖180-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND，其PEALD设备可应用于14nm及以下逻辑芯片。北方华创的优势集中在溅射PVD领域，已推出13款PVD产品覆盖90-14nm制程，同时布局28nm节点的ALD设备。两家公司在ALD这一“兵家必争之地”均有落子，但技术节点上拓荆科技略领先。
常见问题
CVD、PVD、ALD哪种技术路线更重要？
三者不存在明显替代关系，而是针对不同薄膜材料与工艺需求各司其职。从市场占比看，PECVD以33%居首；从战略地位看，ALD虽仅占11%，但因其满足先进制程与3D结构需求的能力，被视为竞争焦点。
薄膜沉积设备市场为何持续增长？
两大驱动力：一是制程进步使薄膜沉积工序量增加，如90nm CMOS工艺需40道工序，3nm FinFET产线增至100道；二是芯片3D化发展使堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩，薄膜沉积在3D NAND产线资本开支中的占比从2D时代的18%提升至26%。
国产薄膜沉积设备处于什么水平？
国产化率整体仍在10%左右。以长江存储采购数据为例，北方华创在溅射PVD细分领域占比可达20%左右，沈阳拓荆在CVD类设备中占比约2-3%。两家厂商分别在PECVD和溅射PVD领域实现产业化突破，ALD领域均处于布局与追赶阶段。