薄膜沉积设备市场呈现“PECVD 占比 33%、ALD 占比 11%”的分布,两者壁垒差异的核心在于:PECVD 凭借成熟的工艺与较高的产能效率,成为当前市场占比最大的技术路线,但技术相对成熟;而 ALD 虽占比不高,却因能实现原子层级别的厚度控制,是满足先进制程与 3D 结构需求的关键,工艺精度要求更高,被视为“兵家必争之地”。这种“规模与精度”的错位,构成了两种技术路线截然不同的壁垒构成。

规模与精度的分野:PECVD 与 ALD 的定位差异

PECVD(等离子体增强化学气相沉积)是薄膜沉积设备市场中占比最大的细分品类,份额达 33%,其优势在于沉积速率较高、工艺相对成熟,适合大批量生产。但这也意味着它面临的更多是工程化与量产稳定性的考验——如何在保证膜质均匀性的同时提升产能与良率,是这一赛道竞争的关键。

相比之下,ALD(原子层沉积)的市场占比虽然只有 11%,但其技术壁垒显著更高。ALD 通过将反应物分步引入、逐层生长,能够实现对薄膜厚度原子层级别的精确控制,这是 PECVD 难以企及的精度。在 28nm 以下的先进制程中,FinFET 结构的 Fin 宽度往往小于光刻机所能制造的最小尺寸,必须借助自对准双重成像技术(SADP)完成,而其中 ALD 沉积的硬掩膜层厚度直接决定了 Fin 的最终宽度。ALD 虽在整条工艺中只使用一次,却直接制约了逻辑芯片的先进程度,这也是其被称为“兵家必争之地”的根本原因。

市场格局与竞争壁垒

从市场构成看,薄膜沉积设备市场较为分散,各细分品类占比均不高,这决定了厂商的竞争力更多体现在对薄膜材料覆盖的广度与深度上。数据显示,薄膜沉积设备各细分赛道主要由应用材料、东京电子等国际巨头垄断,例如在 ALD 领域,东京电子的份额达到 45%,应用材料为 29%;而在 PVD 领域,应用材料更是占据 85% 的份额。

两种技术路线的壁垒差异也体现在国产厂商的布局上:拓荆科技是国内唯一实现 PECVD 设备产业化的厂商,产品工艺覆盖 180-14nm 制程的逻辑芯片及 64/128 层 3D NAND;其 PEALD 设备可应用于 14nm 及以下的逻辑芯片。北方华创的优势则集中在溅射 PVD 领域,产品覆盖 90-14nm 多个制程,其 ALD 产品技术节点覆盖至 28nm。两家厂商在 ALD 领域均有布局,但技术节点存在差异。

常见问题

PECVD 占比最大,是否意味着它比 ALD 更重要?

不能简单这样理解。PECVD 占比 33% 反映的是当前市场的主流需求,其技术相对成熟,适合大规模量产。而 ALD 虽然占比仅 11%,却是满足先进制程和 3D 结构需求的关键技术,在 FinFET 等先进结构中 ALD 沉积的薄膜厚度直接决定芯片制程,重要性随制程演进持续提升。

为什么 ALD 的工艺精度要求远高于 PECVD?

ALD 采用分步反应、逐层生长的机制,每次循环只沉积一层原子级别的材料,因此能够对薄膜厚度实现原子层级别的精确控制。在先进制程中,例如 SADP 工艺里 ALD 沉积层的厚度直接决定 Fin 的宽度,这种精度要求是 PECVD 这类以速率见长的技术难以满足的。

国产厂商在两条技术路线上处于什么水平?

拓荆科技是国内唯一实现 PECVD 设备产业化的厂商,产品覆盖 180-14nm 制程逻辑芯片,其 PEALD 设备可应用于 14nm 及以下逻辑芯片;北方华创在溅射 PVD 领域具备较强竞争力,覆盖 90-14nm 制程,ALD 产品覆盖至 28nm 节点。两家公司在 ALD 领域均有产品布局,但技术节点与产业化进度存在差异,整体而言国产替代仍处于推进过程中。