中微公司CCP刻蚀设备进入台积电5nm产线,是先进制程晶圆厂设备需求结构变化的直接体现——随着制程节点推进,刻蚀设备的单线需求量与价值占比均在提升,晶圆厂的采购重心正从成熟制程通用设备向高精度、高价值的先进制程刻蚀设备倾斜。这一趋势的核心驱动力,来自先进制程对刻蚀步骤数的倍增需求,以及芯片结构3D化带来的设备用量增长。
先进制程如何改变刻蚀设备的需求结构
晶圆制造向更小制程演进时,刻蚀步骤数呈指数级增长。以不同工艺节点的刻蚀次数对比来看,65nm节点约需20次刻蚀,到28nm增至40次,而7nm和5nm节点分别达到140次和160次。这意味着先进制程产线对刻蚀设备的需求密度远高于成熟制程,刻蚀环节在晶圆厂资本开支中的价值量随之持续提升。
在设备类型上,需求结构也出现分化。逻辑芯片前道工艺中,CCP设备承担栅侧墙、硬掩膜等介质刻蚀,而ICP设备则用于多晶硅栅、浅沟槽隔离等硅刻蚀环节。随着制程微缩,高深宽比结构的刻蚀难度加大,对设备的离子能量控制、刻蚀精度要求同步提高,具备先进工艺能力的刻蚀设备供应商因此获得更多进入头部晶圆厂产线的机会。
设备价值量提升与国产供应商的进阶
制程升级不仅增加了刻蚀次数,也推高了单台设备的价值含量。在3D NAND结构中,刻蚀设备在晶圆厂设备投资中的占比可从2D时代的15%提升至50%左右,刻蚀环节在整体设备支出中的权重显著上升。这种结构性变化,使先进制程扩产直接拉动高价值刻蚀设备的需求。
对国产设备商而言,进入先进制程产线验证并实现量产,是需求结构升级带来的关键窗口。中微公司的CCP设备已覆盖65nm至5nm制程,并进入台积电7nm和5nm产线,成为进入台积电供应链的国产刻蚀设备厂商;其ICP设备也已实现28nm制程的量产能力,并持续向更先进工艺研发推进。北方华创则在ICP硅刻蚀和金属刻蚀领域深耕,核心设备制程达28nm,14nm工艺处于验证阶段。
常见问题
为什么先进制程需要更多刻蚀设备?
制程微缩后,光刻环节难以一次成形精细电路,需通过多重模板工艺反复进行刻蚀,导致刻蚀步骤数大幅增加。从65nm到5nm,单芯片的刻蚀次数从约20次增长到约160次,直接拉动了刻蚀设备的需求总量。
CCP和ICP刻蚀设备在先进制程中如何分工?
CCP设备以高离子能量刻蚀硬度较高的介质材料,用于逻辑芯片的栅侧墙、接触孔等环节;ICP设备则更适合对精度要求高的硅材料刻蚀,如多晶硅栅、浅沟槽隔离等。两类设备在先进制程产线中相互配合,共同构成完整的刻蚀工艺环节。
晶圆厂扩产对国产刻蚀设备意味着什么?
先进制程扩产提高了刻蚀设备的技术门槛与价值量,也为已具备先进工艺量产能力的国产供应商带来份额提升机会。中微公司的CCP设备已进入台积电5nm产线,在大陆市场的刻蚀设备份额约20%;北方华创的ICP设备在28nm制程实现量产并大规模进入国内晶圆厂。随着国产设备向更先进制程推进,其在晶圆厂设备采购中的参与度有望继续深化。