半导体设备薄膜设备国产化率仅4%,市场增长驱动力来自哪里?
半导体薄膜沉积设备市场的增长主要来自三大驱动力:存储与逻辑芯片的扩产周期、先进制程(如3D NAND堆叠层数增加和逻辑制程微缩)带来的设备需求提升,以及国产替代政策对设备采购份额的刚性推动。
扩产周期与资本开支
国内存储厂和逻辑代工厂的扩产是薄膜设备需求的直接来源。以长江存储为例,其历年采购数据显示,PVD和CVD设备采购量在2019-2020年达到高峰,分别采购了14台PVD和192台CVD(2019年),以及13台PVD和173台CVD(2020年)。华虹无锡和华力集成等逻辑产线的薄膜设备国产化率也呈现上升趋势,例如华虹无锡2020年北方华创和沈阳拓荆的国产化率分别达到7%和11%(以机台数量计算),显示出国内产线对国产设备的持续导入。
先进制程升级拉动
制程进步和芯片3D化直接提升了对薄膜沉积设备的需求。从工艺节点看,90nm CMOS工艺的薄膜沉积工序约为40道,而3nm FinFET工艺产线则增至约100道。在3D NAND Flash领域,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比从2D时代的18%提升至3D时代的26%。其中,原子层沉积(ALD)作为“兵家必争之地”,在先进制程和3D结构中扮演关键角色,例如在SADP工艺中,ALD沉积的硬掩膜版厚度直接决定Fin的宽度,对逻辑芯片先进程度至关重要。
国产替代政策与格局
当前薄膜沉积设备市场仍由国际巨头垄断,但国产替代已进入快车道。从长江存储的中标数据看,国产厂商北方华创在溅射PVD领域的占比可达20%左右,沈阳拓荆在CVD类设备中的占比约2-3%。整体而言,国内薄膜设备国产化率仍处于较低水平,但政策对国产设备采购份额的刚性要求,以及拓荆科技(国内唯一实现PECVD产业化的厂商)和北方华创(溅射PVD优势明显)等企业的技术突破,为后续市场份额提升提供了强劲动力。
常见问题
长江存储薄膜设备4%的国产化率是如何统计的?
该数据是以机台数量为口径计算的。以2020年为例,长江存储中标薄膜设备中,北方华创占比4%,沈阳拓荆占比3%。需要注意的是,这一统计口径反映的是台数占比,而非价值量占比。
薄膜沉积设备中哪些细分品类增长最快?
原子层沉积(ALD)是需求增长最快的细分品类,虽然当前在薄膜沉积设备市场中占比约11%,但因其在先进制程(如14nm及以下逻辑芯片、128层以上3D NAND)中的关键作用,被视作“兵家必争之地”。此外,占比最大的PECVD(33%)和溅射PVD(19%)仍是市场主力。
国产设备厂商在薄膜沉积领域的主要优势是什么?
国产厂商中,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逻辑芯片及64/128层3D NAND;北方华创的优势集中在溅射PVD领域,覆盖90-14nm制程,并在长江存储的PVD采购中占据约20%的份额。两家公司在ALD领域也均有布局。