薄膜沉积设备的需求量确实随制程升级而成倍放大:180nm 8寸产线的PVD需求为4.8台/万片、CVD为9.9台,到90nm 12寸产线,PVD升至24.0台、CVD升至42.0台。 需求倍增意味着验证与放量窗口同步打开,而这一品类的国产替代呈现"细分赛道各自突破"的格局:拓荆科技是国内唯一实现PECVD设备产业化的厂商,北方华创的优势集中在溅射PVD方向,两家在ALD领域均有布局。
需求量为什么随制程倍增
薄膜沉积与刻蚀的产业逻辑高度相似,成长动力主要来自两端。一是制程进步后工序量增加:90nm CMOS工艺的薄膜沉积工序数为40道,3nm FinFET工艺产线增至100道。二是芯片向3D化发展后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,薄膜沉积在2D NAND FLASH产线资本开支中占比18%,在3D产线提升至26%。工序数与开支占比同时抬升,直接体现为单条产线的设备台数需求放大。
国产替代在各细分赛道的进展
薄膜沉积市场格局分散,占比最大的PECVD也仅33%,因此更考验厂商对薄膜材料覆盖的广度与深度。从长江存储的招标数据看,北方华创在溅射PVD细分中占比可达20%左右;CVD类设备的国产供应商主要是沈阳拓荆,合计占比约2-3%。华虹无锡、华力集成的薄膜沉积设备国产化率相对更高,总体在10%左右。
| 厂商 | 优势方向 | 覆盖情况 |
|---|---|---|
| 拓荆科技 | PECVD | 工艺覆盖180-14nm逻辑芯片、64和128层3D NAND;PEALD可应用于14nm及以下逻辑芯片 |
| 北方华创 | 溅射PVD | PVD、CVD、ALD三大方向均有布局,PVD覆盖90-14nm多个制程工艺 |
自主可控路径上的突破点与瓶颈
突破点在于品类覆盖的完整性。拓荆科技已覆盖规模最大的PECVD和需求增长最快的ALD,并延伸至SACVD;北方华创推出多款PVD产品,可用于集成电路和功率半导体等领域。ALD被视为"兵家必争之地",其沉积的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。
瓶颈则在于细分赛道仍由国际巨头主导,且国产化率在不同产线之间差异较大。此外,设备从生产完成并发货到客户验收完成销售之间存在一定验收周期,产业化验证的节奏也会影响放量速度。
常见问题
薄膜沉积设备中哪一类需求增长最快?
需求增长最快的是ALD(原子层沉积)。它能够较好满足先进制程和3D结构的需求,目前占比为11%,但属于产业重点布局方向。拓荆科技的PEALD设备已在14nm及以下逻辑芯片应用,北方华创的ALD产品技术节点覆盖至28nm。
国产薄膜沉积设备目前能覆盖哪些制程?
以两家主力厂商为例,拓荆科技的PECVD工艺覆盖180-14nm逻辑芯片以及64和128层3D NAND;北方华创的溅射PVD覆盖90-14nm多个制程工艺。整体看,国产设备已在中成熟制程形成产业化应用,更先进节点的产品多处于产业化验证或研发阶段。
为什么薄膜沉积设备市场难以被单一厂商通吃?
因为市场构成分散,占比最多的PECVD份额也只有33%,且各类沉积方法因特点不同、适用领域不同,不存在明显的替代关系。这意味着厂商需要在多种薄膜材料上同时具备覆盖的广度和深度,而不是依靠单一品类取胜。