随着制程从90nm演进到3nm，薄膜沉积工序数从40道增加至100道，直接拉动了对CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积）和ALD（原子层沉积）等核心设备的需求。产业链中，提供PECVD、溅射PVD和ALD设备的厂商受益最为显著，尤其是国产替代进程中的拓荆科技和北方华创，在各自优势领域的产品需求量和价值量均有明显提升。
工序增加如何驱动设备需求
薄膜沉积工序的增加是制程升级的直接结果。以90nm CMOS工艺产线为例，薄膜沉积工序为40道；而在3nm FinFET工艺产线中，这一数字增至100道。工序数量翻倍意味着每万片晶圆产能所需的设备台数同步增长。在12寸90nm产线中，PVD设备需求量为24台/万片产能，CVD设备需求量为42台/万片产能，远高于180nm 8寸产线的4.8台和9.9台。
同时，芯片向3D化方向发展，薄膜沉积设备的资本开支占比也显著提升。在2D NAND Flash产线中，薄膜沉积设备占比为18%，而在3D NAND Flash产线中已升至26%。
各细分设备受益弹性对比
不同薄膜沉积设备在工序增加中的受益程度存在差异。PECVD凭借33%的市场份额，是需求量最大的品类；ALD虽然目前占比仅11%，但由于其在先进制程中用于FinFET结构的自对准双重成像技术（SADP）等关键工艺，是“兵家必争之地”，需求增长最快；溅射PVD占比19%，在金属互联等环节同样不可或缺。
| 设备类别 | 市场份额 | 受益逻辑 |
|---|---|---|
| PECVD | 33% | 工序增加，需求量基数最大 |
| 溅射PVD | 19% | 金属互联层数增加拉动用量 |
| ALD | 11% | 先进制程及3D结构中需求增长最快 |
国产设备厂商的布局与进展
在国产替代方面，拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商，其产品覆盖180-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND，PEALD设备可应用于14nm及以下逻辑芯片。北方华创则在溅射PVD领域具备较强竞争力，产品覆盖90-14nm制程，在长江存储的PVD设备采购中占比约20%。
从产线数据看，华虹无锡2020年薄膜设备国产化率中，北方华创为7%，沈阳拓荆为11%；华力集成2020年国产化率中，北方华创为10%，沈阳拓荆为5%。总体而言，国内主要产线的薄膜沉积设备国产化率约在10%左右。
常见问题
工序增加是否只利好ALD设备？
不是。虽然ALD在先进制程中作用关键，但PECVD因33%的最大市场份额，在工序增加中受益的绝对量最大。各类设备各有专攻，不存在明显的替代关系。
国产设备厂商能否满足3nm制程需求？
目前拓荆科技的PECVD产品覆盖至14nm，ALD可覆盖14nm及以下；北方华创的PVD覆盖90-14nm，ALD覆盖至28nm。两家公司在更先进制程的产品仍处于研发或产业化验证阶段。
薄膜沉积工序增加对光刻设备需求有何影响？
薄膜沉积工序增加与光刻工序并非此消彼长。在3D NAND中，薄膜沉积占比从18%升至26%，而光刻占比从38%降至18%，但这是因3D结构带来的工艺变化，而非工序增加直接导致光刻需求减少。