半导体设备系列报告：薄膜沉积设备：国内厂商差异竞争，共同受益国产化率提升_25页_1mb

薄膜沉积设备：国内厂商差异竞争，共同受益国产化率提升

核心内容

薄膜沉积是半导体制造工艺中的三大核心步骤之一，其设备在晶圆制造环节的设备投资占比仅次于光刻机，约占25%。2020年全球半导体设备市场规模达712亿美元，其中薄膜沉积设备市场规模约172亿美元，CVD类设备占比最高（64%），PECVD设备是CVD中占比最高的设备类型，占整体薄膜沉积设备市场的34%。

主要观点

• 国产化率低但增长迅速：当前国内薄膜沉积设备国产化率估计仅5.5%（按设备数量口径），但近年来国产化率快速提升，国内厂商在招标中表现出一定的市场渗透能力。
• 多因素驱动需求增长：国内晶圆厂新增产能建设、芯片工艺进步、制程升级以及3D NAND堆叠层数增加，均对薄膜沉积设备产生显著需求。
• 国内厂商错位发展：拓荆科技、北方华创和中微公司分别在PECVD、PVD和MOCVD领域占据优势，尚未形成直接竞争，共同受益于国产化进程。

关键信息

国内厂商现状

• 拓荆科技：

  • 主要产品为PECVD、ALD和SACVD设备。
  • PECVD设备为公司主要收入来源，2020年营收4.36亿元，毛利率34%。
  • 国内唯一产业化生产PECVD和SACVD设备的厂商。
  • 2020年国内中标数量为40台，市占率3.8%。
  • ALD设备已实现产业化应用，正在研发Thermal ALD设备以满足更先进制程需求。

• 北方华创：

  • 主要产品包括PVD、CVD和ALD设备。
  • PVD设备在国产化率中占据主导地位，2020年国内中标18台，市占率1.7%。
  • 拥有多种CVD设备，如LPCVD、APCVD、PECVD等，并在LED领域广泛应用。
  • 2020年营收增长显著，研发投入达16亿元，占营收比27%。

• 中微公司：

  • 主要产品为MOCVD设备，应用于LED及化合物半导体。
  • 2020年在全球MOCVD市场占有率约16%，打破国际巨头垄断。
  • 拥有Prismo D-BLUE、Prismo A7等多款设备，支持miniLED、UVC LED等先进应用。
  • 持有拓荆科技11%的股权，已组建团队开发LPCVD和EPI设备。

国内设备招标情况

• 2020年1月1日至2022年2月13日，6家厂商共招标1060台薄膜沉积设备。
• 国内厂商中标58台，其中拓荆科技中标40台，北方华创中标18台。
• 国内薄膜沉积设备整体国产化率仅为5.5%。

制程升级对设备需求的影响

• 以中芯国际为例，180nm产线CVD设备约9.9台，而90nm产线可达42台。
• 3D NAND堆叠层数从32/64层向128/196层发展，每层都需要薄膜沉积工艺，因此设备需求显著增加。
• 长江存储196层3D NAND的产能建设将带来更多设备需求。

投资建议

• 拓荆科技：引领PECVD国产化，具备SACVD和ALD供应能力，可应用于14nm及以下先进制程。
• 北方华创：在PVD领域优势显著，同时具备CVD和ALD设备研发能力，是国内领先的薄膜沉积设备供应商。
• 中微公司：在MOCVD领域占据国内大多数份额，且持有拓荆科技11%股权，具备较强的技术实力和市场拓展能力。

风险提示

• 技术创新不及预期。
• 国产化率提升速度不及预期。
• 行业竞争加剧。
• 数据统计误差。

行业评级

• 看好（维持）：随着国产化率提升，薄膜沉积设备市场前景广阔。

附录：薄膜沉积技术简介

• 化学气相沉积（CVD）：通过气体化学反应在衬底表面形成薄膜，主要类型包括APCVD、LPCVD、PECVD、HDPCVD等。
• 物理气相沉积（PVD）：通过物理方法（如溅射）在真空环境下形成薄膜，适用于金属和介质薄膜沉积。
• 原子层沉积（ALD）：通过脉冲交替引入前驱物，实现单原子层沉积，具有良好的台阶覆盖和填充能力。

图表目录（摘要）

• 图1：硅片制造工艺流程
• 图2：全球半导体设备及薄膜沉积市场规模
• 图3：晶圆制造设备投资占比
• 图4：薄膜沉积技术分类
• 图5：全球薄膜沉积设备市场结构-2020
• 图6：全球CVD市场结构-2020
• 图7：国内晶圆制造环节扩产规划整理
• 图8：CVD工艺演变历程
• 图9：CVD技术对比
• 图10：逻辑芯片复杂度提升增加薄膜沉积工序数量
• 图11：制程升级带动薄膜沉积设备需求数倍增长
• 图12：3D NAND带动薄膜沉积工艺步骤增加
• 图13：3D NAND堆叠层数增加催生薄膜沉积设备需求
• 图14：长江存储持续取得突破，带动国产薄膜沉积设备需求
• 图15：全球薄膜沉积细分领域市场格局-2019
• 图16：国内主要晶圆制造产线设备招标统计（2020年1月1日至2022年02月13日）
• 图17：国内主要薄膜沉积厂商产品对比
• 图18：PECVD为拓荆科技主要收入来源（单位：百万元）
• 图19：拓荆科技研发持续高投入
• 图20：拓荆科技PECVD设备一览
• 图21：拓荆科技ALD设备一览
• 图22：拓荆科技SACVD设备一览
• 图23：北方华创产品与应用分类
• 图24：北方华创营收持续快速增长
• 图25：北方华创研发持续高投入
• 图26：北方华创PVD沉积设备分类
• 图27：北方华创CVD、ALD沉积设备分类
• 图28：中微公司营业收入快速增长
• 图29：中微公司研发持续高投入
• 图30：中微公司MOCVD设备一览
• 图31：中微PrismoUniMax®MOCVD设备
• 图32：CVD传输和反应步骤图
• 图33：LPCVD反应流程图
• 图34：等离子体辅助CVD中膜的形成
• 图35：PECVD反应系统流程图
• 图36：各类CVD反应技术及主要特点
• 图37：ALD技术反应原理
• 图38：溅射技术反应原理图
• 图39：PVD、CVD及ALD成膜效果简示
• 图40：CVD和PVD技术对比