薄膜沉积设备市场由应用材料、泛林半导体、东京电子三大国际巨头主导,不同细分赛道格局各异:CVD领域应用材料占28%、泛林半导体占25%;ALD领域东京电子占45%;PVD领域应用材料占85%。国内方面,拓荆科技是PECVD领域唯一实现产业化的国产厂商,北方华创则在溅射PVD领域表现突出。
全球竞争格局:三巨头各据一方
薄膜沉积设备市场构成较为分散,占比最大的PECVD份额为33%,其次为溅射PVD(19%)、管式CVD(12%)、ALD(11%)等。各细分赛道由国际巨头分头把持,形成了差异化的竞争格局:
| 细分赛道 | 应用材料 | 泛林半导体 | 东京电子 |
|---|---|---|---|
| CVD | 28% | 25% | 11% |
| ALD | 29% | 26% | 45% |
| PVD | 85% | — | 15% |
可以看出,应用材料在PVD领域占据绝对主导地位,东京电子在ALD领域优势明显,而CVD领域则由应用材料和泛林半导体双雄并立。这种格局反映了薄膜沉积设备对厂商技术覆盖广度与深度的综合考验。
国产替代:拓荆科技与北方华创双线突破
国内薄膜沉积设备市场对CVD和PVD的需求合计在200亿元左右,国产替代正在加速推进。拓荆科技是国产PECVD的领军者,也是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,产品覆盖180-14nm制程逻辑芯片及64/128层3D NAND存储芯片,其PEALD设备可应用于14nm及以下逻辑芯片。
北方华创的优势则集中在溅射PVD领域,已推出多款PVD产品,覆盖90-14nm制程工艺,打破了应用材料在该领域的垄断。在ALD领域,两家公司均有布局,其中拓荆科技的技术节点覆盖至14nm,北方华创覆盖至28nm。
从主流存储厂商的中标数据来看,北方华创在溅射PVD细分设备中的占比可达20%左右,拓荆科技在CVD类设备中的占比约为2-3%。整体而言,国内薄膜沉积设备的国产化率仍处于较低水平,但已进入加速追赶的快车道。
常见问题
薄膜沉积设备为什么这么重要?
薄膜沉积与刻蚀是相反的环节,先通过沉积在硅片表面形成薄膜材料,再通过刻蚀去除不需要的部分,最终形成集成电路。随着制程从90nm推进到3nm,薄膜沉积工序数从40道增至100道,3D NAND架构下薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比也从18%提升至26%。
ALD为什么被称为“兵家必争之地”?
ALD(原子层沉积)能够实现原子层级别的厚度控制,是28nm以下先进制程FinFET结构制造的关键环节,直接决定芯片制程的先进程度。虽然目前ALD仅占薄膜沉积设备市场的11%,但在先进制程和3D结构中需求增长最快。
国产薄膜沉积设备与国际巨头差距有多大?
国产厂商在PECVD和溅射PVD领域已实现产业化突破,但在整体市场份额上仍与国际巨头存在差距。以长江存储中标数据为例,拓荆科技和北方华创的薄膜设备国产化率在2018-2020年间维持在1%-4%左右,华虹无锡和华力集成的国产化率相对更高,总体在10%左右。