薄膜沉积工序数从90nm时代的40道增至3nm FinFET时代的100道,这一增量直接拉动了薄膜沉积设备的需求,也让竞争焦点从传统的CVD/PVD转向技术壁垒更高的ALD领域。从格局看,CVD、PVD赛道仍由应用材料、泛林半导体、东京电子等国际巨头主导,但在ALD这一“兵家必争之地”,东京电子以45%的份额占据明显优势,应用材料与泛林半导体分别约为29%和26%。对国产厂商而言,工序数增加带来的增量市场与ALD等新兴赛道的国产化窗口,是竞争格局变迁中的核心机会。
制程升级如何重塑竞争焦点
薄膜沉积与刻蚀是相反的环节——薄膜无差别沉积后,再通过刻蚀去除多余部分,最终形成电路。随着制程从90nm推进至3nm,薄膜沉积工序数从40道增至100道,直接带动设备需求量增长。与此同时,芯片向3D化方向发展后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,薄膜沉积在3D NAND产线资本开支中的占比从2D时代的18%提升至26%。
在这一过程中,ALD(原子层沉积)成为决定先进制程的关键技术。在FinFET结构的制造中,ALD沉积的Spacer材料宽度直接决定Fin的宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。虽然ALD目前仅占薄膜沉积设备市场的11%,但因其能实现原子层级别的厚度控制、满足先进制程和3D结构需求,被视为“兵家必争之地”。
全球格局:巨头垄断与差异化卡位
从细分赛道看,薄膜沉积设备市场由国际巨头高度垄断,但各家优势领域差异明显:
| 厂商 | CVD | ALD | PVD |
|---|---|---|---|
| 应用材料 | 28% | 29% | 85% |
| 泛林半导体 | 25% | 26% | — |
| 东京电子 | 11% | 45% | 15% |
| 先晶半导体 | 17% | — | — |
应用材料在PVD领域占据绝对主导(85%),东京电子则在ALD领域以45%的份额领先。市场构成较为分散,占比最大的PECVD份额也仅为33%,因此厂商的竞争力更多体现在对薄膜材料覆盖的广度和深度上。
国产替代:两大主力厂商的切入路径
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,但国产化率总体仍在10%左右,替代空间可观。目前国产替代的主力是拓荆科技和北方华创两家:
- 拓荆科技: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;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。
- 北方华创:优势集中在溅射PVD领域,已推出多款PVD产品,覆盖90-14nm制程,成功打破应用材料的垄断;在ALD领域的技术节点覆盖至28nm。
从长江存储等主流厂商的中标数据看,北方华创在溅射PVD细分中占比约20%,拓荆科技在CVD类设备中占比约2-3%,两家在ALD领域均有布局但尚处早期放量阶段。
常见问题
薄膜沉积工序数增加对设备需求的影响有多大?
工序数从40道增至100道直接带来设备需求量的增长。同时,3D化趋势使薄膜沉积在产线资本开支中的占比从18%提升至26%,进一步扩大了市场空间。
国产厂商在ALD领域的机会在哪里?
ALD是先进制程的核心工艺,但国产厂商在该领域仍处早期。拓荆科技的PEALD设备已可应用于14nm及以下逻辑芯片,北方华创ALD覆盖至28nm,后续能否在先进制程验证中突破是关键观察点。
竞争壁垒主要体现在哪些维度?
薄膜沉积设备的核心壁垒在于技术积累、客户验证周期和专利布局。尤其是ALD这类新兴赛道,能否进入主流晶圆厂的产线验证体系,直接决定市场份额的获取速度。