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,这一翻倍增长在为半导体设备行业带来需求扩容的同时,也带来了技术路线不确定性、设备验证周期拉长、客户集中度高等不容忽视的风险。工序数的增加意味着对薄膜沉积设备的数量与性能要求同步提升,但先进制程的演进路径并非线性可预测,设备厂商需要在技术迭代中持续投入,并承担更长的回报周期。

工序数增长背后的行业逻辑

薄膜沉积与刻蚀是半导体制造中相互配合的两大核心环节,制程越先进,薄膜沉积的工序量越大。从90nm到3nm,薄膜沉积工序数由40道增至100道,直接拉动了设备需求量的增长。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,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比也明显提升——以2D与3D NAND Flash产线对比,薄膜沉积占比由18%提升至26%。

这种需求端的增长看似确定,但落实到设备厂商的经营层面,却伴随着多重不确定性。

先进制程技术路线的不确定性

先进制程的推进高度依赖工艺路线的选择与验证。以原子层沉积(ALD)为例,在28nm以下的先进制程中,FinFET结构的Fin宽度需要通过自对准双重成像技术(SADP)工艺完成,其中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。然而,不同晶圆厂对制程节点的技术路线选择、对ALD与CVD等不同沉积方法的组合方案,都可能存在差异。

这意味着设备厂商需要同时在CVD、PVD、ALD、外延等多种技术方向上进行布局,以覆盖不同客户的需求。目前薄膜沉积设备市场构成较为分散,占比最大的PECVD份额也仅为33%,没有任何单一品类能够形成绝对主导,厂商必须对薄膜材料覆盖的广度和深度进行持续投入,而技术路线的任何偏移都可能使前期研发投入面临重新调整的风险。

设备验证周期拉长与客户集中风险

半导体设备从生产完成、发货到客户验收之间存在一定时长的验收周期,这在薄膜沉积设备领域尤为明显。以国产厂商拓荆科技为例,其产销率长期低于100%,主要原因正是产品从发货到客户验收需要较长时间,使得产量大于销量。随着制程节点推进,设备在客户产线上的验证与调试周期往往更长,这直接拉长了设备厂商的收入确认周期,对现金流和经营节奏构成压力。

此外,半导体设备行业的客户集中度较高,头部晶圆厂的资本开支节奏直接影响设备厂商的订单波动。从国产设备的采购数据来看,单一存储大厂的采购量在不同年份间存在明显起伏,这种需求波动放大了设备厂商的经营不确定性。在薄膜沉积设备各细分赛道仍由国际巨头主导的格局下,国产厂商在客户拓展与份额提升方面面临的挑战更为突出。

常见问题

薄膜沉积工序数增加一定意味着设备需求同步增长吗?

工序数增加确实会带动设备需求量提升,但需求的实际释放还取决于晶圆厂的资本开支节奏、技术路线选择以及设备验证进度。工序数增长反映的是制程升级带来的结构性需求,而非线性的市场扩容。

ALD设备在先进制程中的重要性体现在哪里?

ALD能够对薄膜厚度实现原子层级别的控制,在28nm以下的FinFET制程中,ALD沉积材料的厚度直接决定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目前占薄膜沉积设备市场的份额仅为11%,但被视为行业竞争的焦点领域。

国产薄膜沉积设备厂商面临的主要不确定性是什么?

国产厂商面临的主要不确定性包括:先进制程技术路线的持续演进要求不断加大研发投入、设备在客户产线上的验证周期较长导致收入确认滞后、以及下游客户集中度较高带来的订单波动风险。同时,各细分赛道仍由国际巨头主导,国产厂商的份额提升需要时间积累。