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中国半导体设备（1）：薄膜沉积设备（CVD&PVD）总结

核心内容

薄膜沉积设备是半导体制造的核心设备之一，主要包括CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积）和ALD（原子层沉积）三大技术路线。它们在晶圆制造过程中承担介质层与金属层的沉积任务，是决定半导体薄膜性能的关键设备。随着芯片制程不断升级，薄膜沉积设备需求持续增长，特别是在先进制程节点如3nm FinFET工艺中，沉积次数显著增加，对薄膜质量、均匀性及颗粒控制提出了更高要求。

主要观点

• 市场格局：全球薄膜沉积设备市场高度集中，主要由海外厂商如应用材料（AMAT）、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL）等垄断。2023年全球市场规模达260亿美元，预计2025年将增长至340亿美元。
• 国产替代：中国半导体设备国产化率已提升至35%，预计2025年将达50%。随着美日荷对华实施芯片出口管制，中国半导体设备厂商加速发展，逐步替代进口设备。
• 技术路线：CVD设备以PECVD为主流，具有沉积速度快、温度低的优势；PVD设备以磁控溅射为主，适用于金属沉积；ALD设备则在先进制程中发挥重要作用，具备高精度薄膜控制能力。
• 设备需求：先进制程推动薄膜沉积设备数量和价值量上升，例如3nm工艺产线需超过100道沉积工序，涉及20种薄膜材料，对设备性能要求显著提升。

关键信息

全球市场概况

• 2023年全球半导体市场规模为5,201亿美元，同比下滑9.4%，但预计2024年将增长至5,884亿美元。
• 全球薄膜沉积设备市场规模由2017年的125亿美元增长至2025年的340亿美元，主要受逻辑芯片制程升级、存储芯片堆叠层数提升及新工艺应用影响。
• PECVD在CVD市场中占比达33%，PVD占比19%，ALD占比11%，管式CVD占比12%。

国内设备厂商情况

• 拓荆科技：专注于CVD设备，尤其在PECVD领域占据主导地位，2022年PECVD营收占比接近92%。其产品已应用于28/14nm逻辑芯片、19/17nm DRAM芯片及64/128层3D NAND FLASH制造产线。
• 北方华创：国资背景的PVD设备龙头企业，同时布局CVD和ALD设备。其产品覆盖28nm以上制程，并逐步向更先进工艺延伸。
• 微导纳米：专注于ALD设备，已获得逻辑、存储、化合物、新型显示等多个领域的批量订单，其ALD设备正在进入产业化验证阶段。

国产化率分布

• 28nm及以上：国产设备已实现全覆盖，部分环节国产化率超过80%。
• 14nm工艺：国产化率超过50%，可能达到20%。
• 14nm以下：国产化率较低，约为10%。

设备性能与发展趋势

• 薄膜沉积设备未来将向低温和更高集成度方向发展。
• 技术指标包括良好的台阶覆盖能力、填充高深宽比间隙的能力、厚度均匀性、高纯度和高密度、结构完整性和低膜应力等。
• 设备研发重点在于提升薄膜质量、降低颗粒污染、提高沉积速度和均匀性。

市场竞争格局

• CVD市场：AMAT（30%）、Lam（21%）、TEL（19%）占据主导地位。
• PVD市场：AMAT占据85%市场份额。
• ALD市场：TEL（31%）和ASMI（29%）占据主要份额。
• 国内厂商通过差异化竞争，在不同制程和工艺环节占据一定市场份额。

厂商产品布局

业务合作与法律声明

• 业务合作：提供原创报告、定制报告、白皮书、行研训练营等服务，支持客户进行深入行业研究和市场分析。
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总结

薄膜沉积设备作为半导体制造中的关键设备，其市场高度集中于海外厂商，但随着技术发展和国产替代进程加快，中国厂商在CVD、PVD和ALD领域逐步取得突破。预计到2025年，国产设备在晶圆厂中的占比将提升至50%。未来，薄膜沉积设备将朝着低温、高集成度和高精度方向发展，以满足先进制程对薄膜性能的更高要求。