半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備產(chǎn)業(yè)研究

半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備產(chǎn)業(yè)研究一、半導(dǎo)體制造的核心工藝設(shè)備之一，市場空間廣闊（一）薄膜沉積設(shè)備價(jià)值量高、需求占比大全球晶圓廠進(jìn)入新一輪擴(kuò)產(chǎn)周期，2021年半導(dǎo)體設(shè)備投資額有望實(shí)現(xiàn)30%以上增速。預(yù)測全球半導(dǎo)體制造設(shè)備市場2021年全年將增長34%達(dá)到953億美元，2022年有望再創(chuàng)新高突破1,000億美元大關(guān)。在分下游應(yīng)用的銷售額預(yù)測中，SEMI預(yù)測2021-2022年，在下游邏輯芯片以及存儲(chǔ)芯片強(qiáng)勁需求帶動(dòng)下，晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)增效將帶來半導(dǎo)體設(shè)備尤其是晶圓制造設(shè)備投資額的新一輪增長。預(yù)計(jì)2021年全球半導(dǎo)體晶圓制造設(shè)備817億美元，較上年增長33.5%。中國大陸已成全球最大半導(dǎo)體設(shè)備市場，制造環(huán)節(jié)占比穩(wěn)步提升，設(shè)備自給率仍然較低。受益于大陸晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)增效，2020年大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額187.2億美元，同比增長39%,首次超過中國臺(tái)灣地區(qū)成為全球第一大半導(dǎo)體設(shè)備市場，占全球份額由2016年的16%升至26%。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2016-2020中國集成電路行業(yè)銷售收入CAGR增速達(dá)19.5%，其中制造環(huán)節(jié)收入占比由2016年的26%穩(wěn)步提升至2021年一季度31%，制造環(huán)節(jié)重要性日益凸顯。相較于國內(nèi)設(shè)備市場擴(kuò)容速度，國產(chǎn)化率仍處在較低水平，未來國產(chǎn)替代具備廣闊空間。集成電路的設(shè)備可分為前道工藝設(shè)備（晶圓制造）和后道工藝設(shè)備（封裝測試）兩

大類，前者占集成電路設(shè)備整體市場規(guī)模的80%以上。晶圓制造設(shè)備按照所執(zhí)行的工藝步驟又分為氧化/擴(kuò)散、光刻、刻蝕、離子注入、清洗、CMP和金屬化設(shè)備七類。其中光刻機(jī)、刻蝕機(jī)和薄膜沉積的技術(shù)難度最大，價(jià)值量占比最高。據(jù)拓荊科技招股說明書，2020年新建晶圓廠設(shè)備投資中，三類設(shè)備投資額占比分別達(dá)到23%、30%和25%。薄膜沉積工藝是指在硅片襯底上沉積一層功能薄膜。根據(jù)薄膜材料的不同可以分為金屬薄膜（AL/Cu/W/Ti）、介質(zhì)薄膜（SiO2/Si3N4）以及半導(dǎo)體材料薄膜（單晶Si、多晶Si）。如果將芯片按照系統(tǒng)級(jí)-模塊級(jí)-寄存器傳輸-邏輯門-晶體管這樣自上而下的視角拆解，將得到成千上萬個(gè)晶體管以及連接它們的導(dǎo)線。相應(yīng)的，晶圓加工工序可大致拆解為基板工序FEOL（負(fù)責(zé)在基板上制造出晶體管等部件形成MOS結(jié)構(gòu)、介質(zhì)膜、接觸孔等結(jié)構(gòu)）和布線工序BEOL（將FEOL制造各部件與金屬材料連接布線形成電路）。而構(gòu)成這些微觀結(jié)構(gòu)的主要“骨架”，起到產(chǎn)生導(dǎo)電層或絕緣層、阻擋污染物和雜質(zhì)滲透、提高吸光率、臨時(shí)阻擋刻蝕等重要作用的，正是上述各種材質(zhì)的薄膜。只有通過重復(fù)進(jìn)行薄膜沉積-光刻-刻蝕等步驟，才能在FEOL和BEOL工序中實(shí)現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的堆疊組合。（二）四大因素推動(dòng)行業(yè)加速擴(kuò)容市場空間：半導(dǎo)體行業(yè)整體景氣度提升，拉動(dòng)市場對(duì)薄膜沉積設(shè)備需求的增加。根據(jù)拓荊科技招股書引用的MaximizeMarketResearch，2020年全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場規(guī)模達(dá)172億美元，年復(fù)合增長率11.2%，薄膜沉積設(shè)備（包含CVD及其他沉積設(shè)備）在晶圓產(chǎn)線各類設(shè)備中的價(jià)值占比將穩(wěn)定在20%以上。未來，集成電路制造業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張、產(chǎn)品升級(jí)和技術(shù)節(jié)點(diǎn)突破將帶來半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場規(guī)模的高速增長。根據(jù)MaximizeMarketResearch預(yù)測，2025年全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場規(guī)模將擴(kuò)大至340億美元，年復(fù)合增速13%以上。展望未來，下游晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)增效、邏輯芯片代工廠先進(jìn)產(chǎn)線占比提升以及FLASH存儲(chǔ)芯片3DNAND技術(shù)普及將進(jìn)一步推動(dòng)薄膜沉積設(shè)備的行業(yè)空間擴(kuò)容。先進(jìn)制程對(duì)薄膜工藝和材料的精密化、多樣化要求將催生更多行業(yè)增長點(diǎn)，為國產(chǎn)替代提供契機(jī)。驅(qū)動(dòng)因素一：晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)增效將帶動(dòng)設(shè)備需求。

5G手機(jī)、云/服務(wù)器內(nèi)存和汽車電子端的旺盛需求促使全球晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)增效，半導(dǎo)體設(shè)備投入隨之增加。根據(jù)

SEMI，截至今年5月，全球半導(dǎo)體設(shè)備訂單392.7億美元，較去年同期增長54%。從分地區(qū)訂單情況來看中國大陸前5個(gè)月的設(shè)備訂單額112.4億美元，增速達(dá)80%。驅(qū)動(dòng)因素二：先進(jìn)制程邏輯芯片的沉積工序增多，多重曝光技術(shù)拉動(dòng)薄膜沉積設(shè)備需求。據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2024年用于7nm以下制程的半導(dǎo)體設(shè)備出貨量占比有望突破30%。先進(jìn)制程主要用于高性能數(shù)字電路或者對(duì)低功耗要求較高的集成電路。在5G通信技術(shù)、數(shù)據(jù)中心、智慧城市、汽車電子、人工智能等一系列新技術(shù)及市場需求驅(qū)動(dòng)下，先進(jìn)制程產(chǎn)線占比將穩(wěn)步提高。先進(jìn)制程下，晶圓制造的復(fù)雜度和工序量都大大提升，為保證產(chǎn)能，產(chǎn)線上需要更多的設(shè)備。以SMIC的180nm的8寸產(chǎn)線和90nm12寸產(chǎn)線為例，在實(shí)現(xiàn)相同的芯片等效產(chǎn)能的情況下，對(duì)薄膜沉積設(shè)備的需求量將相應(yīng)增加4-5倍。特別地，對(duì)于制程在14nm及以下的邏輯器件微觀結(jié)構(gòu)，由于普遍使用的浸沒式光刻機(jī)受到波長限制，加工將通過等離子體刻蝕和薄膜沉積的工藝組合，即多重模板效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，這將使得相關(guān)薄膜設(shè)備的加工步驟增多。隨著芯片集成度不斷提升，晶體管結(jié)構(gòu)也在接近物理尺寸的極限。自2011年開始，代工廠開始采用效率更高、功耗更低的22nm/16nm/14nmFinFET晶體管結(jié)構(gòu)，隨之而來的問題——當(dāng)光罩線寬接近光源波長時(shí)將會(huì)發(fā)生明顯的衍射效應(yīng)，從而導(dǎo)致光刻工序的失敗。波長與功率始終是光刻核心指標(biāo)：光源波長越短、功率越高，光刻機(jī)分辨率越高，可以實(shí)現(xiàn)的光罩線程結(jié)構(gòu)越密集。為了追求更高的圖形密度和更小工藝節(jié)點(diǎn)，業(yè)界提出兩條路線：一條路線是開發(fā)波長更短(13.5nm)、保真度更高的極紫外（EUV）光刻機(jī)，用在7nm及以下節(jié)點(diǎn)的BEOL金屬1層及過孔生成等工序。ASML推出的EUV系統(tǒng)NXE3400C具有0.33數(shù)值孔徑（NA），而其正在研發(fā)的highNAEUV則具有0.55NA的透鏡，能夠?qū)崿F(xiàn)8nm分辨率。最新研發(fā)的EUV光刻技術(shù)主要針對(duì)就是在2023年實(shí)現(xiàn)3nm及以下節(jié)點(diǎn)。這一路線的優(yōu)點(diǎn)在于大大減少了曝光工序，成本和良率問題得到有效解決，缺點(diǎn)在于EUV光源和高數(shù)值孔徑鏡頭的研發(fā)難度大，ASMLHigh-NAEUV預(yù)計(jì)2023年后量產(chǎn)。另一條路線則是在高階EUV量產(chǎn)之前，使用目前主流的ArFDUV光刻機(jī)（波長193nm），通過浸潤、相移掩模、多重曝光等方法，滿足28nm以下7nm以上的制程工藝。其缺點(diǎn)在于良率問題（多重曝光增加了套刻誤差overlay控制難度）和成本問題（多重曝光加倍了掩膜版成本），因此更多被定位為向先進(jìn)制程的過渡和補(bǔ)充。多重曝光技術(shù)是指在現(xiàn)有的光刻機(jī)精度下，依次使用不同的掩膜版，分別進(jìn)行兩次及以上的曝光，將一次曝光留下的介質(zhì)層作為二次曝光的部分遮擋層。LELE與SADP是較常用的多重曝光技術(shù)。LELE技術(shù)將給定的圖案分為兩個(gè)密度較小的部分，通過蝕刻硬掩模，將第一層圖案轉(zhuǎn)移到其下的硬掩模上，最終在襯底上得到兩倍圖案密度；SADP技術(shù)通過沉積和刻蝕工藝在心軸（mandrel）側(cè)壁上形成間隔物，經(jīng)由額外的刻蝕步驟移除心軸，使用間隔物定義最終結(jié)構(gòu)，使得特征密度增加了一倍。需要注意的是，國內(nèi)技術(shù)節(jié)點(diǎn)落后國外3-4個(gè)世代，SMIC目前進(jìn)入規(guī)模量產(chǎn)的是28nm/14nm/12nm節(jié)點(diǎn)。從國內(nèi)現(xiàn)狀出發(fā)，同時(shí)借鑒海外晶圓廠的經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，多重曝光技術(shù)作為對(duì)現(xiàn)有DUV的補(bǔ)充以及向EUV的過渡大有可為。國內(nèi)薄膜設(shè)備市場充分受益，國產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)。驅(qū)動(dòng)因素三：FLASH存儲(chǔ)芯片：3DNAND成為主流，堆疊層數(shù)與薄膜工序直接掛鉤。傳統(tǒng)的2D(Planar)

NAND將存儲(chǔ)單元按照行和列排列在晶圓平面上，依靠光刻精度進(jìn)步來縮小存儲(chǔ)單元的尺寸和間距，從而提升存儲(chǔ)容量。這種技術(shù)架構(gòu)面臨兩方面限制：一方面是經(jīng)濟(jì)性的限制，當(dāng)發(fā)展到14nm以下制程時(shí)光刻技術(shù)的成本和復(fù)雜性將陡然提升；另一方面是物理限制，隨著存儲(chǔ)單元的尺寸逼近物理極限，串?dāng)_、耦合（interference）等現(xiàn)象會(huì)影響存儲(chǔ)性能。與房地產(chǎn)的思路不無相似之處，東芝和三星最早開發(fā)了3DNAND技術(shù)將一系列的存儲(chǔ)單元垂直構(gòu)建，通過增加薄膜沉積和刻蝕工序來解決光刻節(jié)點(diǎn)和物理尺寸的種種限制，這一技術(shù)隨后很快被全球的存儲(chǔ)芯片廠商采用，目前已推出128/176層的3DNAND設(shè)備。驅(qū)動(dòng)因素四：芯片工藝進(jìn)步及結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，先進(jìn)制程下薄膜設(shè)備精密化、多樣化，由此產(chǎn)生各種薄膜沉積工藝設(shè)備份額的變化。在薄膜性能方面，先進(jìn)制程的前段工藝對(duì)薄膜均勻性、顆粒數(shù)量控制、金屬污染控制的要求逐步提高。在設(shè)備種類方面，臺(tái)階覆蓋能力強(qiáng)、薄膜厚度控制精準(zhǔn)的

ALD設(shè)備，高深寬比溝槽孔洞填充能力強(qiáng)，沉積速度快的

SACVD等新設(shè)備被引入產(chǎn)線。二、多工藝路線并存，設(shè)備百花齊放（一）PVD與CVD相互補(bǔ)充，路線、材料多元化ULSI時(shí)代多層金屬化對(duì)成膜質(zhì)量與制膜成本的要求日益嚴(yán)苛，薄膜材料與工藝日趨復(fù)雜。在MSI(中規(guī)模集成電路)和LSI（大規(guī)模集成電路）時(shí)代，硅片的設(shè)計(jì)和加工較為直接，淀積層數(shù)較少，對(duì)淀積工藝要求不算高。一個(gè)早期Nmos晶體管的特征尺寸遠(yuǎn)大于1μm，硅片上各層并不平坦。隨著芯片集成度提高，器件和導(dǎo)線的特征尺寸都要有一個(gè)同等比例的縮小。薄膜沉積按照原理不同可以分為化學(xué)工藝和物理工藝?；瘜W(xué)工藝主要包括化學(xué)氣相沉積(ChemicalVaporDeposition)和電鍍（ElectroChemicalPlating），物理工藝包括物理氣相沉積(PhysicalVaporDeposition)、蒸發(fā)、旋涂方法等?；瘜W(xué)氣相沉積是指通過氣體混合的化學(xué)反應(yīng)在硅片表面沉積一層固體膜的工藝，根據(jù)反應(yīng)條件（壓強(qiáng)、前驅(qū)體）的不同又分為常壓CVD（APCVD）、低壓CVD（LPCVD）、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)、高密度等離子體CVD（HDPCVD）和原子層沉積（ALD）。一顆芯片的制造過程中，涉及十余種不同材料的薄膜，各類電性能、機(jī)械性能不同的薄膜構(gòu)成了芯片

3D結(jié)構(gòu)體中不同的功能。CVD和PVD是采用最多的兩種薄膜淀積工藝，一般來說絕緣薄膜采用CVD，金屬薄膜既可用PVD也可用CVD。市場空間方面，據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，CVD始終是應(yīng)用最廣的沉積設(shè)備，市場空間近90億美元，占沉積設(shè)備整體市場份額的64%。其中等離子體CVD與原子層沉積成為最主流的CVD技術(shù)，分別占到34%和13%的市場份額。PVD的應(yīng)用僅次于CVD，市場空間達(dá)到30億美元，目前的PVD技術(shù)以濺射（sputtering）路線為主。市場格局方面，以應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體、東京電子等國際巨頭形成的壟斷格局已經(jīng)較為明顯。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2020年以上三家在全球沉積設(shè)備的市場份額分別達(dá)到43%、19%和11%。應(yīng)用材料一家在濺射PVD設(shè)備獨(dú)占87%的市場份額，具有絕對(duì)統(tǒng)治力，在等離子體CVD中也有近49%的份額；泛林在LPCVD和電鍍設(shè)備市場占據(jù)較高的份額。東京電子在管式CVD設(shè)備市場占有率達(dá)46%。此外，半導(dǎo)體設(shè)備巨頭ASMI則在適用于先進(jìn)制程的原子層沉積（ALD）具備較強(qiáng)的技術(shù)儲(chǔ)備，在相應(yīng)細(xì)分市場占有率46%。（二）CVD：占比最高的沉積設(shè)備，需求大、種類多，格局相對(duì)分散常壓CVD(APCVD)：APCVD反應(yīng)往往發(fā)生在質(zhì)量運(yùn)輸限制區(qū)，即限制沉積速度的關(guān)鍵因素在于反應(yīng)物輸運(yùn)速率而非化學(xué)反應(yīng)速率。連續(xù)APCVD系統(tǒng)有高的設(shè)備產(chǎn)量、優(yōu)良的連續(xù)性以及制造大直徑硅片能力。問題在于較高的氣體消耗量，并且需要經(jīng)常清潔反應(yīng)腔和傳送裝置。此外APCVD的臺(tái)階覆蓋能力差，主要用于淀積SiO2和摻雜的氧化硅（如PSG,BPSG,FSG）薄膜作為層間介質(zhì)（ILD），起到保護(hù)性覆蓋物或表面平坦化的作用。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2020年全球管式CVD設(shè)備市場空間14億美元，在各類薄膜設(shè)備中占比約10%，已逐漸被應(yīng)用更廣的等離子體和原子層沉積技術(shù)超過。日本半導(dǎo)體設(shè)備廠商?hào)|京電子和同業(yè)國際電氣（KokusaiElectric，已被應(yīng)用材料收購）在全球管式CVD設(shè)備市場中分別占據(jù)46%和51%的份額。等離子體輔助CVD,主要包括PECVD和HDPCVD，工作原理是在真空腔中施加射頻功率使氣體分子分解為等離子體。等離子體的作用是觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)，并提供維持CVD淀積所需的能量和熱量。使用等離子體的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）更低的熱預(yù)算（250-450℃）（2）更好地填充高深寬比間隙（HDPCVD）（3）高的淀積速率，（4）少的孔洞因而具備高的膜密度。PECVD通常設(shè)計(jì)為冷壁反應(yīng)器，發(fā)生在硅片以外的沉積較少，停工清洗時(shí)間更短。

主要用于制備二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅薄膜等。與LPCVD相比，PECVD的熱預(yù)算更低，膜應(yīng)力也有明顯改善。HDPCVD的優(yōu)點(diǎn)在于低熱預(yù)算（300-400℃）下高深寬比間隙的填充，被用在制作ILD,ILD-1，STI，刻蝕終止層以及低K介質(zhì)的淀積。應(yīng)用等離子體的CVD技術(shù)已成為CVD乃至薄膜沉積的主流。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)2020年全球等離子體CVD設(shè)備市場空間達(dá)47億美元，遠(yuǎn)超其他類別的沉積設(shè)備。應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體的此類設(shè)備市占率分別為49%和34%，設(shè)備種類更全，在薄膜材料和淀積指標(biāo)上處在領(lǐng)先地位。（三）

PVD：以濺射為主，市場高度集中物理氣相沉積（PVD）：用于半導(dǎo)體布線工藝的金屬化，PVD方法經(jīng)歷了燈絲蒸發(fā)-電子束-濺射的演變。濺射由WilliamRobertGrove于1852年發(fā)現(xiàn)，并由Langmuir在上世紀(jì)20年代開發(fā)成薄膜沉積技術(shù)。在濺射過程中，高能粒子裝機(jī)具有高純度的靶材料，按物理過程撞擊出原子，這些原子穿過真空淀積在硅片上。相比于蒸發(fā)，濺射可以獲得更好的臺(tái)階覆蓋和通孔填充能力，通常用于關(guān)鍵阻擋層和種子層，如用于淀積銅布線工藝的鉭和氮化鉭阻擋層。常用的濺射系統(tǒng)包括RF(射頻)、磁控和IMP(離子化的金屬等離子體)。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2020年濺射PVD設(shè)備的市場空間達(dá)到近30億美元，占比21%，應(yīng)用僅次于等離子體CVD。應(yīng)用材料在PVD設(shè)備市場具備絕對(duì)優(yōu)勢，市場占有率達(dá)到85%以上。三、全球市場空間千億級(jí)別，壟斷格局明顯（一）半導(dǎo)體設(shè)備投資快速增長，CVD占據(jù)主流半導(dǎo)體設(shè)備逆勢增長，薄膜沉積設(shè)備中CVD占比最高。在2020年全球經(jīng)濟(jì)增長放緩，疫情影響持續(xù)蔓延的情況下，半導(dǎo)體行業(yè)高速增長。特別是晶圓廠設(shè)備市場同比增長14%，領(lǐng)跑整個(gè)高科技產(chǎn)業(yè)。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2020年全球薄膜沉積設(shè)備市場空間約140億美元，占晶圓廠設(shè)備投資額的25%。薄膜沉積工藝中CVD技術(shù)路線較多，具有較好的孔隙填充和膜厚控制能力。由于化學(xué)氣相沉積具有優(yōu)良等角的臺(tái)階覆蓋以及對(duì)高深寬比通孔無間隙地填充能力，CVD在金屬沉積方面的應(yīng)用正在增加，預(yù)計(jì)CVD設(shè)備的占比將始終保持在60%以上。等離子體（Plasma）和原子層沉積（ALD）貢獻(xiàn)新增長點(diǎn)。等離子體輔助CVD成為化學(xué)氣相沉積的主流技術(shù)。引入等離子體有效降低了沉積工藝的熱預(yù)算，同時(shí)提升了沉積速率和對(duì)高深寬比孔隙的填充能力。使用等離子體的化學(xué)沉積工藝包括PECVD、HDPCVD等。此外，隨著集成電路特征線寬不斷縮小，沉積工藝對(duì)薄膜厚度的控制要求越來越精細(xì)。ALD基于化學(xué)吸附和順次反應(yīng)的的自限性質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)以單層原子作為厚度單位的薄膜沉積。據(jù)Gartner預(yù)測，到2024年等離子體CVD和ALD將分別占到CVD設(shè)備市場的51%和19%。CVD和PVD壟斷格局明顯,ALD市場相對(duì)分散。以應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體、東京電子為代表的海外半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商由于起步較早，具備雄厚的研發(fā)實(shí)力和全面的產(chǎn)品譜系，在薄膜沉積尤其是CVD和PVD設(shè)備市場占有較大的份額。ALD在銅種子層、高K柵介質(zhì)淀積等工序中發(fā)揮著重要的作用，是發(fā)展較晚的新一代納米級(jí)CVD工藝，壟斷程度較低，國內(nèi)以拓荊科技為代表的自主裝備企業(yè)已形成布局。（二）應(yīng)用材料：產(chǎn)品譜系全面，PVD設(shè)備一枝獨(dú)秀應(yīng)用材料公司1967年成立于美國，是國際領(lǐng)先的半導(dǎo)體和顯示設(shè)備制造商。公司主營業(yè)務(wù)包括半導(dǎo)體設(shè)備、顯示器、光伏及自動(dòng)化軟件等。公司2020財(cái)年?duì)I收172億美元，同比增長17.8%，毛利率44.7%。半導(dǎo)體設(shè)備銷售額近114億美元，在營收占比達(dá)

66%。公司在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)儲(chǔ)備豐富，產(chǎn)品覆蓋薄膜沉積、刻蝕、摻雜、光掩模、RTP、CMP等多道工序。2020年應(yīng)用材料在大陸的設(shè)備銷售額同比增長27.6%，大陸已成為公司最重要的設(shè)備銷售市場。公司提供最全面的薄膜沉積系列設(shè)備，可用于CVD/PVD/電鍍及外延等多種工藝。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，2020年薄膜沉積設(shè)備占到公司半導(dǎo)體設(shè)備銷售收入的50%，其中以PVD和CVD為主，占比分別為43%和42%，其余15%為電鍍、外延等沉積設(shè)備。CVD設(shè)備中90%以上為等離子體輔助設(shè)備（包括PECVD/HDPCVD）。

CVD設(shè)備方面，Centura?、Cobalt、Endura?系列支持鎢、鈷等金屬材料的沉積，Producer?系列支持氧化物、氮化物、低k介電層等多種材料的沉積；PVD設(shè)備方面，Endura?支持1xnm以下的金屬化淀積，應(yīng)用包括阻擋層、銅種子層等；ALD設(shè)備方面，Centura?

iSprint?支持1xnm以下的鎢塞填充，Olympia?支持介電層薄膜的ALD淀積；電鍍設(shè)備方面，Nokota?支持20nm以下的銅、錫/銀合金、鎳、金電鍍；外延方面，Centura?

EPI系列用于鍺和硅鍺晶體基層的外延生長。（三）泛林半導(dǎo)體：

CVD及沉積后處理工藝，ECD一家獨(dú)大

泛林半導(dǎo)體（LAMResearch.）公司1980年1月成立于美國加利福尼亞州弗里蒙特，主營業(yè)務(wù)為向全球晶圓廠銷售技術(shù)領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)備，并提供耗材、產(chǎn)品升級(jí)等售后服務(wù)。2020財(cái)年公司營業(yè)收入約146億美元，同比大增46%，毛利率46.5%。中國大陸已成為公司最重要的設(shè)備銷售市場，來自大陸客戶的收入占比穩(wěn)步提升，2020年達(dá)到35%。公司主要產(chǎn)品用于薄膜沉積、刻蝕、去膠清洗以及質(zhì)量計(jì)量。薄膜沉積設(shè)備方面，公司有較全面的CVD設(shè)備布局，此外還布局電鍍技術(shù)和沉積后薄膜處理技術(shù)。導(dǎo)體薄膜沉積方面，ALTUS家族主要用于觸點(diǎn)、通孔、插塞等納米級(jí)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的鎢填充。這些結(jié)構(gòu)的尺寸在納米以下，面臨極力降低接觸電阻以滿足先進(jìn)器件的低功耗和高性能要求的挑戰(zhàn)。ALTUS?

系統(tǒng)處于市場領(lǐng)先水平，結(jié)合CVD和ALD，用于先進(jìn)的鎢金屬化工藝中高保形薄膜沉積工序，應(yīng)用場景包括鎢插塞、接觸孔和通孔填充、3DNAND字線、低應(yīng)力復(fù)合互連，以及用于通孔和接觸孔金屬化的WN阻擋膜。SABRE系列可實(shí)現(xiàn)銅、鎢等其他金屬的電化學(xué)沉積ECD，用于導(dǎo)用于先進(jìn)硅片級(jí)封裝（WLP）

和硅通孔（TSV）結(jié)構(gòu)。這些微型導(dǎo)電構(gòu)件有助于縮小器件的整體尺寸，生產(chǎn)出更小、更快、更強(qiáng)大的移動(dòng)電子設(shè)備。

SABRE?

3D系列將泛林集團(tuán)可靠的SABREElectrofill?

技術(shù)與其他創(chuàng)新技術(shù)相結(jié)合，可提供硅片級(jí)封裝和硅通孔應(yīng)用所需的高質(zhì)量薄膜，且具有高生產(chǎn)效率。電介質(zhì)薄膜沉積方面，VECTOR、Striker和SPEED系列可分別實(shí)現(xiàn)絕緣層的PECVD、ALD、HDPCVD沉積過程。沉積后處理技術(shù)方面，公司首屈一指的SOLA系列可以解決低k薄膜面臨的應(yīng)力問題。通過專有處理工藝（暴露于紫外光、氣體和蒸汽及加熱等）修正后，可改善已沉積薄膜的物理特性。借助多點(diǎn)序列沉積（MSSP）架構(gòu)，通過在硅片制造路徑各個(gè)點(diǎn)獨(dú)立控制溫度、波長和強(qiáng)度，用于氮化硅薄膜的應(yīng)力處理。（四）東京電子：

CVD見長，ALD亦有布局東京電子（TEL,TokyoElectronLimited）成立于1963年，是日本最大的半導(dǎo)體制造設(shè)備提供商，也是世界第四大半導(dǎo)體制造設(shè)備提供商（僅次于應(yīng)用材料、阿斯麥和泛林半導(dǎo)體）。2021財(cái)年公司營業(yè)收入13,991億日元，同比增長24%，毛利率和營業(yè)利潤率分別為40%和23%。公司主營業(yè)務(wù)包括半導(dǎo)體制造設(shè)備和平板顯示器制造設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)，2021財(cái)年公司半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)務(wù)收入13,152億日元，同比增長24%，營業(yè)利潤率28%，平板顯示器業(yè)務(wù)收入837億日元，營業(yè)利潤率11%。公司的半導(dǎo)體設(shè)備覆蓋半導(dǎo)體制造流程中的大多數(shù)工序。其主要產(chǎn)品包括：涂布/顯像設(shè)備、熱處理成膜設(shè)備、干法刻蝕設(shè)備、CVD、濕法清洗設(shè)備及測試設(shè)備。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2020年公司薄膜沉積設(shè)備銷售額199億美元，沉積設(shè)備市場占有率11%僅次于應(yīng)用材料和泛林半導(dǎo)體。其管式CVD與非管式LPCVD設(shè)備均有30%以上的占有率，ALD設(shè)備亦有29%市場占有率，僅次于ASMI。公司薄膜沉積設(shè)備共有五個(gè)類別共計(jì)

18個(gè)系列：（1）熱處理設(shè)備，應(yīng)用范圍從傳統(tǒng)的硅處理，如擴(kuò)散氧化物和退火到LPCVD硅、SiO2、Si3N4到前沿ALDSiO2、Si3N4和高k電介質(zhì)，以及自由基（非等離子體）氧化，包括TELINDY(PLUS)系列、

TELFORMULA系列以及ALPHA系列；（2）磁退火設(shè)備，為各種磁性設(shè)備提供最佳的磁性退火工藝，如用在磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（MRAM）、HDD磁頭、用于智能電源、智能手機(jī)、汽車和其他應(yīng)用的磁傳感器，包括MRT300系列、MRT500系列、MATr系列；（3）PVD設(shè)備，

EXIM系列通過創(chuàng)新的300毫米PVD系統(tǒng)擴(kuò)展了TEL的產(chǎn)品組合，尤其是在為自旋轉(zhuǎn)矩隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（STT-MRAM）沉積多層膜方面，用于制作下一代非易失性存儲(chǔ)器；（4）ALD設(shè)備，NT333系列是TEL的第一個(gè)用于ALD（原子層沉積）的半批次腔室。它在原子水平上提供薄膜厚度控制，采用了空間ALD方法而不是傳統(tǒng)的分時(shí)ALD技術(shù)，從而提供了優(yōu)異的薄膜質(zhì)量和高生產(chǎn)率。在每個(gè)腔室中可以同時(shí)處理多個(gè)基板。腔室本身被劃分為互補(bǔ)部分，通過基板旋轉(zhuǎn)以連續(xù)模式同時(shí)暴露和吸附前體和其他反應(yīng)物。通過晶圓臺(tái)的一次旋轉(zhuǎn)執(zhí)行一次ALD循環(huán)；（5）單晶圓沉積系統(tǒng)，

Triase系列可直接集成各種300mm處理模塊，主要用于高精度金屬沉積工藝，如鈦、錫和鎢，用于插塞和電極成型，具有優(yōu)異的工具可靠性。四、國產(chǎn)設(shè)備廠商積極布局，逐步突破（一）拓荊科技拓荊科技成立于2010，主營業(yè)務(wù)為半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備，公司產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)晶圓廠14nm及以上制程集成電路產(chǎn)線，并已經(jīng)開展10nm及以下產(chǎn)品驗(yàn)證測試。公司主要產(chǎn)品為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備（PECVD）、原子層沉積設(shè)備（ALD）和次常壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備（SACVD），用于晶圓制造產(chǎn)線薄膜沉積工藝。根據(jù)公司招股書，作為國內(nèi)唯一一家產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的集成電路，PECVD、SACVD設(shè)備廠，公司主營設(shè)備的市場開拓還處于起步階段。收入方面，2018年至2020年，拓荊科技營業(yè)收入分別為0.71億元、2.51億元和4.36億元，2020年毛利率為34%。PECVD設(shè)備占主營業(yè)務(wù)收入的比例分別77.98%、100%和97.55%。而其余ALD設(shè)備和SACVD設(shè)備還處于產(chǎn)品發(fā)往不同客戶端進(jìn)行產(chǎn)線驗(yàn)證的市場開拓階段。銷量方面，2020年拓荊科技PECVD設(shè)備產(chǎn)量50臺(tái)，銷量31臺(tái)，同年ALD設(shè)備產(chǎn)量僅1臺(tái)，銷量為零，SACVD設(shè)備產(chǎn)量3臺(tái)，售出一臺(tái)。截止2020年末。公司發(fā)出商品56臺(tái)，其中尚未取得正式訂單、僅通過DEMO訂單等形勢安排發(fā)運(yùn)的設(shè)備共計(jì)20臺(tái)。公司已經(jīng)累計(jì)發(fā)貨150套機(jī)臺(tái)。公司ALD設(shè)備在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)發(fā)往客戶驗(yàn)證，在14nm及以下制程邏輯芯片、17nm及以下DRAM芯片中有著廣泛應(yīng)用。公司的ALD設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)了薄膜顆粒數(shù)量和薄膜厚度的精確控制的同時(shí)，有效縮短了成膜反應(yīng)時(shí)間，減少了反應(yīng)氣體的使用量，提高了設(shè)備的使用效率。PE-ALD設(shè)備可以沉積SiO2和SiN材料薄膜，目前已適配55-14nm邏輯芯片制造工藝需求。在PE-ALD設(shè)備成功量產(chǎn)基礎(chǔ)上，為滿足

28nm以下芯片制造所需的Al2O3、AlN等金屬化合物薄膜的工藝需要，公司正在研發(fā)ThermalALD設(shè)備。公司還是國內(nèi)唯一一家產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的集成電路SACVD設(shè)備廠商。SACVD設(shè)備用于沉積BPSG、SAF材料薄膜，適配12英寸40/28nm以及8英寸90nm以上的邏輯芯片制造工藝需求。（二）北方華創(chuàng)北方華創(chuàng)主要從事基礎(chǔ)電子產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)，主要產(chǎn)品為電子工藝裝備和電子元器件，是國內(nèi)主流高端電子工藝裝備供應(yīng)商，也是重要的高精密電子元器件生產(chǎn)基地。公司電子工藝裝備主要包括半導(dǎo)體裝備、真空裝備和鋰電裝備，廣泛應(yīng)用于集成電路、半導(dǎo)體照明、功率器件、微機(jī)電系統(tǒng)、先進(jìn)封裝、新能源光伏、新型顯示、真空電子、新材料、鋰離子電池等領(lǐng)域。電子元器件主要包括電阻、電容、晶體器件、微波組件、模塊電源等，廣泛應(yīng)用于精密儀器儀表、自動(dòng)控制等高、精、尖特種行業(yè)領(lǐng)域。PVD設(shè)備方面，北方華創(chuàng)微電子突破了濺射源設(shè)計(jì)技術(shù)、等離子產(chǎn)生與控制技術(shù)、顆?？刂萍夹g(shù)、腔室設(shè)計(jì)與仿真模擬技術(shù)、軟件控制技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)優(yōu)勢，形成了國產(chǎn)集成電路領(lǐng)域高端薄膜制備設(shè)備零的突破，設(shè)備應(yīng)用跨越90-14nm多個(gè)技術(shù)代，代表著國產(chǎn)集成電路薄膜制備工藝設(shè)備的較高水平，并成功進(jìn)入國際供應(yīng)鏈體系。據(jù)公司官網(wǎng)介紹，公司先后在集成電路、先進(jìn)封裝、LED等領(lǐng)域研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的13款PVD產(chǎn)品并成功產(chǎn)業(yè)化，從2012年設(shè)備銷售至今，已實(shí)現(xiàn)超過200臺(tái)設(shè)備銷售，總計(jì)超過800萬片量產(chǎn)。CVD設(shè)備方面，公司憑借十余年的微電子領(lǐng)域高端工藝設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，先后完成了PECVD、APCVD、LPCVD、ALD等設(shè)備的開發(fā)，致力于為集成電路、半導(dǎo)體照明、微機(jī)電系統(tǒng)、功率半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、新能源光伏等領(lǐng)域提供各種類型的CVD設(shè)備，滿足客戶多種制造工藝需求。公司自主開發(fā)的臥式PECVD已成功進(jìn)入海外市場，為多家國際領(lǐng)先光伏制造廠提供解決方案。而硅外延設(shè)備在感應(yīng)加熱高溫控制技術(shù)、氣流場、溫度場模擬仿真技術(shù)等方面取得了重大的突破，達(dá)成了優(yōu)秀的外延工藝結(jié)果，獲得多家國內(nèi)主流生產(chǎn)線批量采購。面向LED領(lǐng)域介質(zhì)膜沉積的PECVD設(shè)備，憑借優(yōu)秀的工藝性能和產(chǎn)能優(yōu)勢，已成為LED客戶擴(kuò)產(chǎn)優(yōu)選設(shè)備。ALD設(shè)備方面，公司突破了前驅(qū)物輸運(yùn)系統(tǒng)控制技術(shù)、均勻穩(wěn)定的反應(yīng)室熱場及流場控制技術(shù)、等離子產(chǎn)生與控制技術(shù)、脈沖射頻的快速調(diào)頻匹配技術(shù)、高效無損傷原位清洗技術(shù)及軟件控制技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)優(yōu)勢。公司先后研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱原子層沉積(ThermalALD)設(shè)備、等離子體增強(qiáng)原子層沉積(PEALD)設(shè)備兩個(gè)系列產(chǎn)品，可沉積Oxide(HfO2/Al2O3)、Metal(TiN/TaN)、PE-SiN、PE-SiO2等多種薄膜，2018年形成設(shè)備銷售，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)集成電路領(lǐng)域高端薄膜制備設(shè)備零的突破。（三）中微公司中微半導(dǎo)體設(shè)備股份有限公司2004年成立于上海張江，是一家以中國為基地、面向全球的微觀加工高端設(shè)備公司。公司主營業(yè)務(wù)為半導(dǎo)體集成電路制造、先進(jìn)封裝、LED生產(chǎn)、MEMS制造以及其他微觀工藝的高端設(shè)備生產(chǎn)銷售。等離子體刻蝕設(shè)備已在國際一線客戶從

65

納米到

14

納米、7

納米和

5

納米的集成電路加工制造及先進(jìn)封裝中有具體應(yīng)用。公司的

MOCVD設(shè)備在行業(yè)領(lǐng)先客戶的生產(chǎn)線上大規(guī)模投入量產(chǎn)，公司已成為世界排名前列、國內(nèi)占領(lǐng)先地位的氮化鎵基

LED設(shè)備制造商。在沉積設(shè)備領(lǐng)域，公司投資了沈陽拓荊科技，目前持有拓荊科技11.2%股份。拓荊從介質(zhì)薄膜開始做PECVD、等離子體加強(qiáng)的CVD，還有低k的CVD，然后做到ALD，也是大部分做介質(zhì)的。沈陽拓荊集中在絕緣體。為與拓荊科技在介質(zhì)薄膜沉積形成技術(shù)互補(bǔ)，中微在薄膜沉積技術(shù)的布局將集中在單晶外延、以及金屬LPCVD兩個(gè)方向，并組織了兩個(gè)團(tuán)隊(duì)：（1）開發(fā)EPI設(shè)備，主要在

foundrylogicdevice，主要應(yīng)用是Si、Si/GeEPI；（2）開發(fā)LPCVD，主要聚焦存儲(chǔ)芯片，主要應(yīng)用是W、WN、TiN等。據(jù)公司向特定對(duì)象發(fā)行股票募集說明書披露，公司擬募集資金用于中微產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)項(xiàng)目、中微臨港總部和研發(fā)中心項(xiàng)目以及科技儲(chǔ)備資金，合計(jì)募集資金擬投入額100億元。其中：（1）中微產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)項(xiàng)目擬募集31.7億元，用于擴(kuò)充和升級(jí)等離子體刻蝕設(shè)備、MOCVD設(shè)備、熱化學(xué)CVD設(shè)備、環(huán)境保護(hù)設(shè)備，相應(yīng)產(chǎn)能規(guī)劃情況分別為

630腔/年、120腔/年、220腔/年、180腔/年；（2）中微臨港總部和研發(fā)中心項(xiàng)目擬募集37.5億元用于研發(fā)CCP刻蝕設(shè)備、ICP刻蝕設(shè)備、MOCVD設(shè)備以及熱化學(xué)CVD設(shè)備（研發(fā)內(nèi)容包括HPCVD、導(dǎo)體薄膜

LPCVD、ALD、EPI等設(shè)備的開發(fā)及工藝應(yīng)用開發(fā)）；（3）擬募集30.8億元作為科技儲(chǔ)備資金，用于新產(chǎn)品協(xié)作開發(fā)和對(duì)外投資并購。未來五年內(nèi)公司預(yù)計(jì)投入3.0億元用于與國內(nèi)設(shè)備公司合作研發(fā)PECVD等化學(xué)薄膜設(shè)備。（四）盛美股份盛美半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司，2005年成立于張江高科技園區(qū)，是具備世界領(lǐng)先技術(shù)的半導(dǎo)體設(shè)備制造商。公司主要產(chǎn)品包括半導(dǎo)體清洗設(shè)備、半導(dǎo)體電鍍設(shè)備和先進(jìn)封裝濕法設(shè)備等，通過自主研發(fā)的單片兆聲波清洗技術(shù)、單片槽式組合清洗技術(shù)、電鍍技術(shù)、無應(yīng)力拋光技術(shù)和立式爐管技術(shù)等，向全球晶圓制造、先進(jìn)封裝及其他客戶提供定制化的設(shè)備及工藝解決方案。公司具有高新技術(shù)企業(yè)資質(zhì)，研發(fā)實(shí)力雄厚，承擔(dān)十一五國家科技重大專項(xiàng)課題“65-45nm銅互連無應(yīng)力拋光設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目”的研發(fā)和十二五國家科技重大專項(xiàng)課題“20-14nm銅互連鍍銅設(shè)備研發(fā)與應(yīng)用”和“45-22納米單片晶圓清洗裝備研發(fā)與應(yīng)用”的研發(fā)。公司立足自主創(chuàng)新，通過多年的技術(shù)研發(fā)和工藝積累，成功研發(fā)出全球首創(chuàng)的

SAPS/TEBO兆聲波清洗技術(shù)和

Tahoe單片槽式組合清洗技術(shù)，可應(yīng)用于

28nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的晶圓清洗領(lǐng)域，可有效解決刻蝕后有機(jī)沾污和顆粒的清洗難題，并大幅減少濃硫酸等化學(xué)試劑的使