薄膜沉积设备市场3D化转型中占比从18%升至26%，行业发展经历了哪些关键拐点？

薄膜沉积设备市场3D化转型中占比从18%升至26%，行业发展经历了哪些关键拐点？

薄膜沉积设备行业的结构性拐点，核心来自两大驱动力：一是逻辑芯片制程从90nm向3nm演进，使单条产线的薄膜沉积工序从40道增至100道；二是存储芯片从2D转向3D NAND架构，使薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比从2D时代的18%提升至3D时代的26%。 此外，ALD（原子层沉积）因FinFET等先进制程结构的需求而成为行业“兵家必争之地”，尽管其当前市场占比约11%，但重要性远超份额数字。

拐点一：逻辑制程升级，工序量翻倍以上

薄膜沉积与刻蚀是相辅相成的环节——薄膜材料无差别沉积到硅片表面后，需通过刻蚀去除多余部分。随着逻辑芯片制程从90nm CMOS工艺推进至3nm FinFET工艺产线，单条产线的薄膜沉积工序数从40道增加至100道，工序量的倍增直接拉动了设备需求。这一趋势与刻蚀设备的需求增长逻辑高度相似，制程越先进，对薄膜沉积设备的依赖越深。

拐点二：存储芯片3D化，资本开支占比跃升

存储芯片从2D平面结构转向3D NAND立体堆叠，是薄膜沉积设备市场的另一关键拐点。在2D NAND产线中，薄膜沉积设备占三大核心工艺资本开支的18%，而在3D NAND产线中这一比例升至26%。相比之下，光刻设备的占比从38%降至18%，刻蚀设备从20%升至50%。堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩，3D架构下薄膜沉积的战略地位显著提升。全球半导体薄膜沉积设备市场规模也随之一路增长，从2017年的125亿美元增至2020年的172亿美元。

拐点三：ALD崛起，成为先进制程的“兵家必争之地”

ALD（原子层沉积）能够对薄膜厚度实现原子层级别的精确控制，可满足先进制程和3D结构的需求。在28nm以下的先进制程中，FinFET结构的Fin宽度远小于光刻机所能制造的最小尺寸，需通过自对准双重成像（SADP）工艺完成，而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。虽然ALD目前在整个薄膜沉积设备市场中占比约11%，但因其在先进制程中的不可替代性，被行业视为“兵家必争之地”。

常见问题

薄膜沉积设备主要分为哪几类？

薄膜沉积方法主要有四大类：化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、原子层沉积（ALD）和外延沉积。其中PECVD（等离子体增强CVD）是占比最大的细分品类，份额约为33%，而ALD虽然占比约11%，但需求增长最快。

3D NAND转型对设备需求结构有何影响？

3D NAND的堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩。在资本开支占比上，薄膜沉积设备从2D时代的18%升至3D时代的26%，刻蚀设备从20%升至50%，而光刻设备从38%降至18%。设备需求结构从光刻主导转向刻蚀与薄膜沉积并重。

国产厂商在薄膜沉积设备领域的布局如何？

国产替代的主力是拓荆科技和北方华创两家厂商。拓荆科技是PECVD领域唯一实现产业化的国产厂商，产品工艺覆盖180-14nm制程的逻辑芯片及64/128层3D NAND；北方华创的优势集中在溅射PVD领域，覆盖90-14nm多个制程工艺。两家公司在ALD领域均有布局，拓荆科技的PEALD设备在国内处于领先地位，可应用于14nm及以下的逻辑芯片。