半导体薄膜沉积设备的国产化率虽然处于较低水平,但其下游需求结构清晰且增长动力强劲。薄膜沉积设备的最大应用领域是存储芯片,特别是3D NAND和DRAM,其次是逻辑代工的先进制程,以及功率器件(如IGBT/SiC)和CIS等特色工艺。 随着3D NAND堆叠层数增加和逻辑芯片制程微缩,对薄膜沉积设备的需求量正显著提升。
存储芯片:薄膜沉积的核心驱动力
存储芯片是薄膜沉积设备最大的下游市场。以3D NAND为例,从2D向3D架构转变后,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比从18%提升至26%。每一层堆叠都需要反复沉积多层薄膜(如氧化硅、氮化硅等),堆叠层数越多,对PVD、CVD和ALD设备的需求就越大。国内存储厂如长江存储、长鑫存储在扩产中大量采购薄膜沉积设备,其中长江存储的采购数据显示,CVD设备数量远超PVD,而ALD设备的需求也随着层数增加而快速增长。
逻辑代工:先进制程推动工序量倍增
在逻辑芯片领域,制程越先进,薄膜沉积工序越多。从90nm CMOS工艺的40道工序,到3nm FinFET工艺产线的100道工序,工序量成倍增长。进入7nm以下制程后,薄膜沉积步骤占比显著提升。国内代工厂如中芯国际、华虹集团等,其薄膜沉积设备的国产化率相对较高,部分产线的国产化率在10%左右。
功率器件与特色工艺:增量需求来源
新能源车用功率器件(如IGBT、SiC)对薄膜设备产生了新的增量需求。北方华创的PVD和CVD产品已广泛应用于功率半导体领域。此外,CIS图像传感器、MEMS等特色工艺也对薄膜沉积设备有稳定需求,进一步丰富了市场的需求结构。
常见问题
3D NAND堆叠层数增加如何拉动薄膜设备需求?
每一层3D NAND的制造都需要沉积多种薄膜材料(如介质层、导电层),堆叠层数越多,所需沉积的薄膜层数就越多,对PVD、CVD和ALD设备的需求量随之增加。从2D到3D架构,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比从18%提升至26%。
国内存储厂和代工厂对薄膜设备的需求有何不同?
国内存储厂(如长江存储、长鑫存储)对薄膜设备的需求量巨大,且以CVD和ALD为主,用于3D NAND和DRAM的多层薄膜沉积。而代工厂(如中芯国际、华虹集团)的需求则更侧重于先进制程(如14nm及以下)所需的更高精度的ALD和PECVD设备,部分产线的国产化率相对更高。
哪些特色工艺对薄膜沉积设备有需求?
除了存储和逻辑,功率半导体(如IGBT、SiC)、CIS图像传感器、MEMS以及先进封装(如TSV)等特色工艺也广泛使用薄膜沉积设备。这些领域对PVD、CVD设备有稳定需求,构成了市场的重要补充。