3D NAND 堆叠层数的持续增加，对薄膜沉积工艺的均匀性和台阶覆盖率提出了极高要求，这使得薄膜沉积设备在芯片产线资本开支中的占比显著提升，从 2D 时代的 18% 上升至 3D 时代的 26%。技术壁垒的核心体现在原子层沉积（ALD） 等关键工艺上，它们决定了芯片的最终性能和制程精度。
从 2D 到 3D：薄膜沉积设备占比跃升
随着 NAND 闪存从平面（2D）结构向立体（3D）结构演进，制造工艺对薄膜沉积设备的需求大幅增加。根据行业数据，在 2D NAND 产线中，薄膜沉积设备的资本开支占比约为 18%；而进入 3D NAND 时代，这一比例已提升至 26%，反映出 3D 架构对薄膜层数、均匀性和覆盖能力的更高要求。
核心壁垒：原子层沉积（ALD）的关键作用
在薄膜沉积的多种技术中，原子层沉积（ALD）是技术壁垒最高的环节之一，被誉为“兵家必争之地”。其核心优势在于能够实现对薄膜厚度的原子层级别精确控制。
- 精确控制 Fin 宽度：在先进制程（如 28nm 以下）的 FinFET 结构中，ALD 沉积的“Spacer”材料宽度直接决定了 Fin 的宽度，从而制约了逻辑芯片的先进程度。
- 满足 3D 结构需求：对于 3D NAND 这类具有高深宽比结构，ALD 凭借其优异的台阶覆盖率，能够确保在极深、极窄的沟槽内形成均匀、无针孔的薄膜，这是传统 CVD 或 PVD 难以实现的。
目前，国产设备厂商已在 ALD 领域取得突破。例如，拓荆科技的 PEALD 设备可广泛应用于 14nm 及以下的逻辑芯片制造；北方华创的 ALD 产品则覆盖至 28nm 节点。
常见问题
3D NAND 主要使用了哪些薄膜沉积技术？
3D NAND 制造中，薄膜沉积技术覆盖了多种类型，包括占比最大的 PECVD、需求增长最快的 ALD，以及溅射 PVD 等。不同技术对应不同的薄膜材料和工艺步骤，共同构成 3D 结构的基础。
为什么 ALD 设备在先进制程中不可替代？
ALD 的核心价值在于其原子层级的厚度控制能力和卓越的台阶覆盖率。在 FinFET 或 3D NAND 的深沟槽结构中，它能实现均匀、无缺陷的薄膜沉积，这是保证芯片良率和性能的关键，也是其他沉积技术难以替代的。
国产薄膜沉积设备厂商有哪些代表？
国产替代的主要力量是拓荆科技和北方华创。拓荆科技在 PECVD 领域是国内唯一实现产业化的厂商，产品覆盖 180-14nm 逻辑芯片；北方华创的优势集中在溅射 PVD 领域，产品覆盖 90-14nm 制程。两家公司在 ALD 领域均有布局。