薄膜沉积工序从90nm CMOS工艺的40道增至3nm FinFET工艺产线的100道,直接拉动了对薄膜沉积设备的需求,其中ALD(原子层沉积)设备被认为是受益最突出的环节,同时PVD、CVD及产业链上游的材料、零部件环节也同步受益。

工序数的翻倍增长是薄膜沉积设备市场扩容的核心驱动之一。从90nm的40道到3nm的100道,工序数量的增加意味着产线对薄膜沉积设备的需求量显著上升。在各类设备中,ALD因其能实现原子层级别的厚度控制,是满足先进制程和3D结构需求的关键,被业内视为“兵家必争之地”。尽管ALD目前在整个薄膜沉积设备市场中占比约11%,但其需求增速被认为显著高于行业平均。此外,芯片向3D化方向发展后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,薄膜沉积设备在3D NAND产线资本开支中的占比也从2D时代的18%提升至26%。

产业链受益环节的传导逻辑

薄膜沉积工序增加带来的需求,沿着“设备→材料→零部件”的链条逐级传导。

  • 设备端:除ALD外,占比最大的PECVD(约占市场33%)和溅射PVD(约占19%)同样受益于工序数增长。不同制程节点对设备的需求量差异明显,例如从180nm 8寸产线到90nm 12寸产线,PVD设备需求量从每万片产能4.8台增至24.0台,CVD设备需求量从9.9台增至42.0台,印证了制程升级对设备数量的直接拉动。
  • 材料与零部件端:设备需求的增长必然带动上游前驱体、靶材等材料以及精密零部件的需求。这一传导机制属于产业链的自然联动,具体受益幅度需结合各环节的产能与配套能力观察。

国产设备厂商的布局与定位

在国产替代进程中,薄膜沉积设备领域已形成两大主力厂商。

厂商优势领域制程覆盖
拓荆科技PECVD(国内唯一实现产业化的厂商)、ALDPECVD覆盖180-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND;PEALD可应用于14nm及以下逻辑芯片
北方华创溅射PVD(优势方向)、CVD、ALDPVD覆盖90-14nm多个制程工艺;ALD技术节点覆盖至28nm

从国内产线中标数据看,北方华创在溅射PVD细分设备中占比约20%,拓荆科技在CVD类设备中占比约2-3%,不同产线的薄膜沉积设备国产化率总体在10%左右,国产替代仍有较大提升空间。

常见问题

为什么ALD被认为是受益最大的环节?

ALD能够对薄膜厚度实现原子层级别的精确控制,在28nm以下的FinFET工艺中,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。随着制程向3nm推进,ALD的应用场景持续扩展,因此其需求增速被认为显著高于行业平均。

薄膜沉积工序数增长对设备价值量有何影响?

工序数从40道增至100道,直接意味着产线需要配置更多的薄膜沉积设备。从历史数据看,从180nm 8寸产线升级到90nm 12寸产线,PVD和CVD设备的需求量均有数倍增长。制程越先进,薄膜沉积设备在晶圆制造总投入中的占比越高,在3D NAND产线中这一占比已达26%。

国产设备厂商在哪些环节具备竞争力?

拓荆科技在PECVD领域是国内唯一实现产业化的厂商,其PEALD设备可用于14nm及以下逻辑芯片;北方华创的优势集中在溅射PVD领域,并已推出多款覆盖90-14nm制程的产品。两家公司在ALD领域均有布局,但技术节点覆盖存在差异,整体国产化率仍有较大提升空间。