制程升级直接推高薄膜沉积设备的需求密度:90nm 12寸产线的PVD需求为24.0台、CVD需求为42.0台,而180nm 8寸产线分别仅为4.8台与9.9台,按此口径均增长约3.2倍(数据来源:拓荆科技招股书,广发证券发展研究中心)。工序量同步抬升,90nm CMOS工艺薄膜沉积工序数为40道,3nm FinFET工艺产线则达到100道。在3D NAND FLASH产线中,薄膜沉积占资本开支比重由2D时代的18%升至3D时代的26%(来源:IC Knowledge、中微公司2020年度业绩说明会、东京电子、华创证券)。需求倍增叠加产业扶持政策与出口监管框架,使晶圆厂在薄膜沉积品类的采购节奏和供应商选择上更强调供应可得性与本地化配套能力。
需求倍增如何传导到采购决策
薄膜沉积与刻蚀是方向相反的两道工序,薄膜材料无差别沉积后再由刻蚀去除多余部分。制程越先进,薄膜沉积的工序量越多,设备采购从"按产线配比"转向"按工艺步骤逐项配置"。
市场结构本身较为分散,占比最高的PECVD也仅为33%,溅射PVD为19%,ALD为11%。这意味着晶圆厂无法依赖单一品类供应商完成整线配置,采购决策更考验厂商对薄膜材料覆盖的广度与深度。
政策与出口监管如何影响供应商选择
产业扶持政策与本地化采购要求,直接影响国产设备的验证与导入节奏。从公开招标数据看,国产替代已形成初步分工:
| 细分方向 | 主要国产厂商 | 公开口径国产化情况 |
|---|---|---|
| 溅射PVD | 北方华创 | 在溅射PVD细分中占比较高,可达20%左右 |
| CVD类 | 沈阳拓荆 | 总体占比约2-3% |
| 薄膜设备整体 | 拓荆科技、北方华创 | 华虹无锡、华力集成国产化率总体在10%左右 |
出口监管框架则从供应侧影响采购节奏:当国际巨头在细分赛道占据主导地位时,设备交付周期与获取确定性成为晶圆厂排产的关键变量,具备本地化供应能力的厂商更容易进入验证与批量采购名单。
国产设备的能力边界
拓荆科技成立于2010年,主要产品覆盖PECVD、ALD与SACVD,产品工艺已覆盖180-14nm制程逻辑芯片及64层、128层3D NAND,兼容氧化硅、氮化硅等薄膜材料;其PEALD设备在国内处于领先地位,可应用于14nm及以下逻辑芯片。按招股说明书披露,公司是国内唯一一家实现PECVD设备产业化的厂商。
北方华创在PVD、CVD和ALD三大方向均有布局,优势集中在溅射PVD。据其官网介绍,已推出13款PVD产品,覆盖90-14nm多个制程工艺。ALD方面有两个系列产品,技术节点覆盖至28nm。
常见问题
制程从180nm升级到90nm,薄膜沉积设备采购量变化有多大?
按台/万片产能口径,PVD由4.8台增至24.0台,CVD由9.9台增至42.0台,均增长约3.2倍。工序数同步由90nm CMOS工艺的40道提升至3nm FinFET工艺产线的100道。采购量并非线性增长,而是随工艺步骤逐项叠加。
出口监管对薄膜沉积设备采购的主要影响是什么?
薄膜沉积各细分赛道长期由应用材料、东京电子等国际巨头主导,例如PVD领域应用材料占比达85%。出口监管变化会直接影响设备的交付确定性与获取周期,晶圆厂因而更重视供应可得性,并加快对本地化供应商的验证与导入。
国产薄膜沉积设备目前能覆盖哪些制程?
拓荆科技的PECVD与ALD产品覆盖180-14nm逻辑芯片及64层、128层3D NAND,PEALD可应用于14nm及以下逻辑芯片;北方华创的溅射PVD覆盖90-14nm多个制程,ALD覆盖至28nm。具体产线适配仍需结合工艺验证结果确定。