全球薄膜沉积设备市场正处于持续扩张通道,市场规模已从2017年的125亿美元增长至2020年的172亿美元,而国产替代政策正在通过资本注入与采购倾斜,加速重塑中国半导体设备产业的竞争格局。核心结论是:政策驱动下,以拓荆科技、北方华创为代表的国产厂商已在PECVD、溅射PVD等细分赛道实现多点突破,但整体国产化率仍处于约10%的起步阶段,产业格局正从国际巨头绝对垄断走向“局部突围、加速渗透”的新阶段。

从需求端看,制程进步与芯片3D化是市场增长的两大核心引擎。薄膜沉积工序数从90nm CMOS工艺的40道增至3nm FinFET工艺产线的100道;在3D NAND架构下,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比也从2D时代的18%提升至26%。供给端则高度集中,应用材料、泛林半导体、东京电子在CVD、PVD、ALD各细分赛道均占据主导份额,其中应用材料在PVD领域份额达85%。

国产替代的现状与突破口

中国大陆市场对CVD和PVD设备的合计需求约200亿元,但国产设备的渗透才刚刚起步。从主流晶圆厂的中标数据看,长江存储、华虹无锡、华力集成的薄膜沉积设备国产化率总体在10%左右。不过,局部突破已经出现:北方华创在溅射PVD领域表现突出,其在长江存储相关采购中的占比可达20%左右;拓荆科技则是CVD类设备的主要国产供应商,综合占比约2-3%。

在具体产品线上,两家龙头各有所长。拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,产品覆盖180-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND,其PEALD设备可应用于14nm及以下逻辑芯片。北方华创则已推出13款PVD产品,覆盖90-14nm多个制程工艺,在CVD领域主要布局LPCVD和APCVD,ALD技术节点覆盖至28nm。

政策与资本的双重助推

产业政策的支持体现在两个层面。资本层面,国家集成电路产业投资基金(大基金)在拓荆科技首发上市时持股比例达19.86%,中微公司作为股东持股8.40%,科创板上市为国产设备厂商提供了直接融资通道。市场层面,政策导向推动国内晶圆厂在设备认证和采购中给予国产厂商更多验证机会,长江存储、华虹无锡等头部产线的中标数据即反映了这一趋势。

值得注意的是,薄膜沉积设备市场构成分散,占比最大的PECVD份额也仅33%,这意味着单一产品的突破不足以改变全局,国产厂商的竞争力更取决于对薄膜材料覆盖的广度和深度。拓荆科技已覆盖PECVD、ALD、SACVD三大品类,北方华创则在PVD、CVD、ALD三大技术方向均有布局。

常见问题

国产薄膜沉积设备与国际巨头的差距有多大?

差距主要体现在市场份额和高端制程覆盖上。国际巨头在CVD、ALD、PVD各细分赛道的份额多在25%-85%之间,而国产厂商整体国产化率仅约10%。在技术节点上,国产PECVD已覆盖14nm,但面向10nm以下的先进制程产品仍处于研发阶段;ALD领域,国产设备在14nm及以下制程的覆盖尚不及国际竞品成熟。

国产替代政策对设备厂商的具体影响机制是什么?

政策影响主要通过两条路径传导:一是大基金等国资背景资本直接持股,为厂商提供研发与扩产资金;二是推动国内晶圆厂在同等条件下优先给予国产设备验证和采购机会,使国产厂商得以进入长江存储、华虹无锡等主流产线,通过实际量产数据迭代产品。

未来哪些细分方向最值得关注?

ALD是业内公认的“兵家必争之地”,虽然目前市场份额仅11%,但因其能满足先进制程和3D结构需求,是决定逻辑芯片先进程度的核心环节之一。目前国产ALD在14nm及以下制程已有布局,后续进展需以厂商官方披露和第三方实测数据为准。