薄膜沉积设备在 2D NAND 产线资本开支中占比为 18%，而在 3D NAND 产线中这一比例跃升至 26%。这一跃升折射出存储芯片从平面架构向垂直堆叠转型的关键拐点：随着堆叠层数增加，薄膜沉积工序量和工艺复杂度大幅提升，其重要性从配角上升为与刻蚀并列的核心环节。
从平面到立体：架构变革驱动设备需求重塑
在 2D NAND 时代，芯片制造主要依赖光刻技术缩小线宽，薄膜沉积设备在产线资本开支中仅占 18%，远低于光刻设备的 38%。进入 3D NAND 时代后，芯片通过垂直堆叠存储单元来提升密度，光刻环节占比降至 18%，而薄膜沉积设备占比则提升至 26%。这一变化直接源于 3D 结构对多层薄膜沉积的刚性需求——每一层堆叠都需要精确的薄膜生长工艺。
技术拐点：原子层沉积成为“兵家必争之地”
在 3D NAND 的高深宽比结构中，传统的 CVD 和 PVD 设备难以满足均匀性要求，原子层沉积（ALD） 凭借其原子级别的厚度控制能力，成为实现多层堆叠的关键技术。虽然 ALD 设备目前仅占薄膜沉积设备市场 11% 的份额，但在先进制程和 3D 结构中不可或缺。例如，在 3D NAND 的 128 层及以上产品中，ALD 被用于沉积介质材料薄膜，其工艺精度直接决定堆叠良率。
薄膜沉积工序量随堆叠层数同步增长
从具体工序数来看，90nm CMOS 工艺的薄膜沉积工序为 40 道，而 3nm FinFET 工艺产线中这一数字增至 100 道。在 3D NAND 领域，堆叠层数从 64 层向 128 层及以上演进时，薄膜沉积设备的采购量也同步增长。以长江存储为例，其 ALD 设备采购数量从 2017 年的 24 台 增长至 2020 年的 82 台，CVD 设备采购数量也从 2017 年的 87 台 增至 2020 年的 173 台。
常见问题
为什么 3D NAND 时代薄膜沉积设备比 2D 时代更重要？
3D NAND 通过垂直堆叠存储单元来提升容量，每增加一层堆叠就需要额外的薄膜沉积工艺。相比 2D 时代主要依赖光刻缩小线宽，3D 架构下薄膜沉积的工序量和工艺难度同步提升，因此其在产线投资中的占比从 18% 升至 26%。
薄膜沉积设备中哪种技术对 3D NAND 最关键？
原子层沉积（ALD） 是 3D NAND 制造中增长最快的细分技术。它能以原子层级别控制薄膜厚度，满足高深宽比结构的均匀性要求，广泛应用于 64 层、128 层及以上产品的介质材料沉积。
国产薄膜沉积设备在 3D NAND 领域进展如何？
国产厂商中，拓荆科技的 PECVD 和 ALD 设备已应用于 64 层和 128 层 3D NAND 制造，其 PEALD 设备覆盖 14nm 及以下逻辑芯片；北方华创的 PVD 和 ALD 设备覆盖 90nm 至 14nm 制程。整体国产化率在部分产线中约为 10% 左右。