长江存储历年采购数据显示,其薄膜沉积设备中的CVD和PVD设备国产化率仅约1%至4%,ALD设备则几乎完全依赖进口,半导体设备国产替代在验证周期、技术迭代和供应链安全方面面临多重不确定性。国产设备在薄膜沉积这一核心环节的渗透率仍处低位,替代进程受制于技术代差、客户验证壁垒与国际巨头的市场垄断。

国产化率低位的结构性原因

从长江存储的采购数据看,其CVD设备年采购量最高达192台,但国产供应商占比仅2%至3%;PVD设备方面,北方华创在溅射PVD细分领域的占比可达约20%;而ALD设备采购几乎被国外厂商垄断。华虹无锡和华力集成的薄膜沉积设备国产化率总体在10%左右,虽高于长江存储,但仍处于较低水平。

这种差距背后是多重壁垒的叠加。半导体设备进入产线需要经历漫长的客户验证周期,从样机测试到批量采购往往需要数年时间,且验证失败的成本极高。同时,薄膜沉积设备对薄膜均匀性、纯度等指标的要求远高于光伏等泛半导体领域,国产设备在先进制程适配性上仍存在技术代差。

国际垄断格局下的竞争压力

在薄膜沉积设备市场,各细分赛道均由国际巨头主导。应用材料在PVD领域占据约85%的市场份额,东京电子在ALD领域占比约45%,应用材料和泛林半导体在CVD领域合计占比超过50%。这种高度集中的市场格局意味着国产厂商不仅要突破技术瓶颈,还要在客户关系、工艺积累和服务体系上与国际巨头正面竞争。

值得注意的是,ALD设备虽目前占比仅11%,却是先进制程和3D结构制造中的关键设备,直接影响FinFET结构中Fin宽度的控制,被视为“兵家必争之地”。国产厂商在ALD领域虽有布局,但产品覆盖的技术节点与国际巨头相比仍有差距,例如国产ALD设备技术节点覆盖至28nm或14nm,而先进制程需求已延伸至更小节点。

常见问题

国产薄膜沉积设备的主要突破方向在哪里?

国产替代的主力集中在PECVD和溅射PVD领域。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逻辑芯片及64和128层3D NAND;北方华创则在溅射PVD领域具备较强竞争力,产品覆盖90-14nm多个制程工艺。

为什么ALD设备的国产替代难度更大?

ALD设备对原子层级别的厚度控制要求极高,直接决定先进制程芯片的最终性能。目前ALD市场由东京电子、应用材料和泛林半导体垄断,国产设备在技术节点覆盖和产业化验证方面仍处于追赶阶段,部分产品尚在研发中。

国产化率低对供应链安全有何影响?

薄膜沉积设备在3D NAND产线资本开支中占比约26%,是仅次于刻蚀的核心工艺环节。在ALD等关键设备上高度依赖进口,意味着产线扩产和技术升级可能受制于外部供应,供应链韧性存在不确定性,这也是国产替代加速推进的核心驱动力。