PECVD(等离子体增强化学气相沉积)是薄膜沉积设备市场中占比最大的细分品类,份额达33%,其下游应用覆盖逻辑芯片、3D NAND闪存和DRAM存储芯片的制造,并延伸至先进封装等场景。 在逻辑芯片领域,PECVD设备工艺已覆盖180-14nm制程;在存储芯片领域,其应用覆盖32-128层3D NAND FLASH以及19nm以下DRAM的晶圆制造;此外,PECVD还可用于TSV(硅通孔)先进封装。

核心应用场景与需求驱动

薄膜沉积与刻蚀是相辅相成的两大核心工序,其需求增长主要受两大因素驱动:一是制程进步带来工序量增加,二是芯片向3D结构发展后堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩。

逻辑芯片制造是PECVD的重要应用领域。随着制程从90nm CMOS的40道薄膜沉积工序推进至3nm FinFET工艺的100道,设备需求量显著提升。PECVD设备在逻辑芯片领域的工艺覆盖范围达到180-14nm,部分产品已进入14nm-28nm制程的产业化验证阶段。

3D NAND闪存是拉动薄膜沉积设备需求最明显的领域。芯片从2D向3D架构演进后,薄膜沉积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%。PECVD设备已覆盖32-128层3D NAND FLASH的制造需求,而堆叠层数的持续增加将直接带动设备用量增长。

DRAM存储芯片同样是PECVD的重要下游,设备工艺覆盖19nm以下制程的晶圆制造。此外,先进封装正成为新增应用场景,PECVD设备可用于TSV(硅通孔)先进封装工艺,8英寸设备对应3D TSV先进封装需求。

各细分品类的市场构成

薄膜沉积设备市场构成较为分散,各细分品类占比情况如下:

设备类别市场占比
PECVD33%
溅射PVD19%
管式CVD12%
ALD11%
非管式CVD11%
其他(含SACVD)6%
LPCVD4%
电镀ECD4%

市场分散意味着厂商需要在薄膜材料覆盖的广度和深度上建立竞争力。例如,国产厂商拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,其产品已覆盖逻辑芯片180-14nm制程、64和128层3D NAND,以及19nm以下DRAM的制造需求。

常见问题

PECVD和ALD在应用上有何区别?

PECVD是占比最大的薄膜沉积设备品类,主要满足逻辑芯片、3D NAND和DRAM的介质薄膜沉积需求;ALD(原子层沉积)虽然目前占比约11%,但因能实现原子层级别的厚度控制,在先进制程和3D结构中更具优势,被视为行业重点发展方向。

3D NAND堆叠层数增加如何影响PECVD需求?

3D NAND从2D架构转向3D架构后,薄膜沉积在产线资本开支中的占比从18%升至26%。堆叠层数越多,需要的薄膜沉积工序越多,PECVD作为占比最大的沉积设备品类,直接受益于这一结构性变化。

先进封装对PECVD设备有何需求?

TSV(硅通孔)先进封装工艺需要沉积介质材料薄膜,PECVD设备已应用于该领域,包括3D TSV先进封装场景。此外,ALD设备也可用于2.5D、3D TSV先进封装,先进封装正成为薄膜沉积设备的新增需求来源。