**制程越先进,薄膜沉积设备需求越密集。以“台/万片产能”口径衡量,180nm 8寸产线的PVD需求为4.8台、CVD为9.9台;到90nm 12寸产线,PVD升至24.0台、CVD升至42.0台。**需求放大的同时,全球格局仍由应用材料、泛林半导体、东京电子等国际巨头主导,中国厂商则在PVD与CVD两条细分赛道上各自形成了较具代表性的突破点:北方华创以溅射PVD见长,拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商。

需求为什么随制程倍增

薄膜沉积与刻蚀可以理解为两个相反的环节:薄膜材料无差别沉积到硅片表面后,再通过刻蚀去除多余部分,最终把晶体管集成为电路。制程进步带来的是工序量叠加——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。

结构3D化是另一条驱动线。在2D与3D NAND FLASH芯片产线资本开支中,薄膜沉积占比从18%提升到26%。两条逻辑叠加,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。

全球格局:细分赛道各有垄断者

薄膜沉积市场构成分散,占比最高的PECVD也只有33%,因此更考验厂商对薄膜材料覆盖的广度与深度。各细分赛道的集中度则相当高:

细分赛道主要厂商份额
PVD应用材料85%、东京电子15%
CVD应用材料28%、泛林半导体25%、先晶半导体17%、东京电子11%
ALD东京电子45%、应用材料29%、泛林半导体26%

ALD虽当前占比仅11%,但能较好满足先进制程与3D结构需求,被视为“兵家必争之地”。

中国位置:两条路线各有突破

国内CVD与PVD市场需求,按国盛证券估算合计在200亿元左右。从长江存储等产线的中标数据看,国产化率总体仍在10%左右,但结构上已有分工:

  • 溅射PVD:北方华创占比较高,可达20%左右。其官网介绍已推出13款PVD产品,覆盖90-14nm多个制程工艺。
  • CVD类:主要国产供应商为沈阳拓荆,总占比约2-3%。拓荆科技的PECVD工艺已覆盖180-14nm逻辑芯片及64、128层3D NAND,其PEALD设备在国内处于领先地位,可应用于14nm及以下逻辑芯片。

两家公司在ALD方向均有布局:拓荆科技覆盖14nm,北方华创目前技术节点覆盖至28nm。追赶路径上,PVD与CVD已形成较明确的产业化落点,ALD则仍需在先进制程验证上持续积累。

常见问题

薄膜沉积设备有哪几类,哪类市场最大?

主要有CVD、PVD、ALD和外延四大类,各类又衍生出PECVD、LPCVD、溅射PVD、蒸镀PVD等技术,特点与适用领域不同,不存在明显替代关系。按细分品类占比,PECVD以33%居首,溅射PVD为19%,ALD为11%。

中国厂商在薄膜沉积领域的国产化进度如何?

整体国产化率约在10%左右,不同产线差异较大。北方华创在溅射PVD细分中占比较高,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%。

为什么ALD被视为关键方向?

ALD能够满足先进制程和3D结构的需求,可实现原子层级别的薄膜厚度控制。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的宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。