拓荆PECVD设备已覆盖中芯国际、华虹集团、长江存储等主流晶圆厂,其客户布局恰好映射出半导体设备下游需求的两条主线:逻辑芯片先进制程与3D NAND存储堆叠。从产业趋势看,下游需求正从平面结构走向立体结构,从逻辑芯片向存储芯片延伸,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比也随之提升。
需求结构变化:从2D平面到3D立体
半导体设备下游需求最显著的变化,是芯片制造从二维平面向三维立体结构迁移。以存储芯片为例,在2D NAND时代,薄膜沉积设备在产线资本开支中占比为18%;进入3D NAND时代后,这一比例提升至26%,而光刻设备的占比则从38%下降至18%。堆叠层数越多,薄膜沉积工序越复杂,对PECVD、ALD等设备的需求量就越大。
拓荆科技的产品线精准卡位了这一趋势。其PECVD产品NF-300H针对32-128层3D NAND FLASH存储芯片,而FT-300H(PEALD)则面向128层以上3D NAND的研发。在逻辑芯片领域,拓荆PECVD工艺已覆盖180-14nm制程,其中PF-300T eX型号对应14-28nm节点,PEALD设备则应用于14nm及以下逻辑芯片的SADP工艺。
逻辑芯片:先进制程驱动薄膜沉积工序倍增
逻辑芯片制程越先进,薄膜沉积的工序数量增长越明显。从90nm CMOS工艺到3nm FinFET工艺产线,薄膜沉积工序数从40道增加至100道。先进制程采用FinFET结构后,Fin的宽度远小于光刻机可制造的最小尺寸,必须通过SADP(自对准双重成像)工艺实现,而ALD沉积的Spacer材料宽度直接决定Fin的宽度,成为制约逻辑芯片先进程度的核心环节之一。
拓荆的PEALD设备(FT-300T)已实现产业化应用,覆盖28-14nm SADP工艺及STI Liner工艺,并兼容55-40nm BSI工艺。其客户包括中芯国际、华虹集团等国内主要逻辑芯片制造商。
存储芯片:3D NAND堆叠带动薄膜沉积需求跃升
3D NAND通过增加堆叠层数来提升存储密度,而每增加一层都需要完成多次薄膜沉积与刻蚀。从长江存储的招标数据看,其CVD设备采购量在2019年达到192台、2020年为173台,ALD设备采购量在2019年为70台、2020年达到82台,薄膜沉积设备已成为存储产线扩产的核心投入。
拓荆科技在存储领域的布局覆盖了从成熟到前沿的节点:NF-300H PECVD面向32-128层3D NAND,FT-300H ALD面向128层以上3D NAND及19/17nm DRAM。在长江存储的中标数据中,拓荆(沈阳拓荆)的薄膜设备中标数量从2018年的1台增长至2019年的4台,国产化率(按机台数量计算)从1%提升至4%,虽整体占比仍不高,但已实现从零到一的突破。
常见问题
拓荆PECVD的主要客户有哪些?
拓荆PECVD设备的客户包括中芯国际、华虹集团、长江存储、重庆万国半导体等。其中中芯国际和华虹集团代表逻辑芯片需求,长江存储代表3D NAND存储需求,覆盖了薄膜沉积设备的两大核心下游领域。
3D NAND对薄膜沉积设备的需求为何高于2D?
在3D NAND结构中,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩。数据显示,薄膜沉积在3D NAND产线资本开支中占比为26%,高于2D时代的18%。堆叠层数越多,需要在垂直方向重复沉积的薄膜层数越多,对PECVD、ALD等设备的需求量随之显著提升。
国产薄膜沉积设备的竞争格局如何?
在薄膜沉积设备领域,各细分赛道仍由应用材料、东京电子、泛林半导体等国际巨头主导。国产厂商中,拓荆科技是PECVD领域唯一实现产业化的厂商,工艺覆盖180-14nm逻辑芯片及64/128层3D NAND;北方华创的优势则集中在溅射PVD领域,覆盖90-14nm制程。两家公司在ALD领域均有布局,拓荆的PEALD覆盖14nm及以下节点。