公司薄膜沉积矩阵丰富，持续推动先进制程。
PECVD 为芯片制造主要薄膜沉积方式。根据不同原理薄膜沉积设备主要分 为 CVD 设备、PVD 设备和 ALD 设备。化学气相沉积是通过化学反应的方 式，利用加热、等离子或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态 的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。常用 CVD 设备包括 PECVD、SACVD、APCVD、LPCVD、ALD 等，适用于不 同工艺节点对膜质量、厚度、孔隙沟槽填充能力等不同要求。PECVD 利用 等离子体技术，在相对较低反应温度下形成高致密性、高性能薄膜，被广泛 应用于逻辑芯片、DRAM 芯片以及 3D NAND FLASH 芯片的制造过程中， 包括形成介质层、钝化层以及硬掩膜等工艺领域，占总薄膜沉积设备 33%。
PECVD在先进逻辑及存储用量提升30~50%。在90nm CMOS芯片工艺中， 大约需要 40 道薄膜沉积工序，在 FinFET 工艺产线（目前从 22nm、14nm 到 3nm），大约需要超过 100 道薄膜沉积工序，涉及的薄膜材料由 6 种增加 到近 20 种，对于薄膜颗粒的要求也由微米级提高到纳米级。根据产业链调 研，以 PECVD 为例，在先进逻辑及存储产线，设备用量比成熟产线提升 30~50%。例如，PECVD 被用于先进逻辑的硬掩模层制备中。当芯片制程小 于 28nm、特别是小于 10nm 时，传统掩膜光刻技术无法满足精度要求，需 要用硬掩模层作为光刻牺牲层置于光刻胶和基底之间，具有刻蚀选择性的 硬掩模层能够实现细微图形的定义和高精度刻蚀，且不会破坏下层基底材 料。硬掩模层通过 PECVD 沉积，根据 LAM 介绍，该层需要超光滑和均匀 的薄膜以保证光刻精度，且保持良好的薄膜机械强度以避免在非常高的深 宽比下图案坍塌。在 FLASH 存储芯片领域，随着主流制造工艺已由 2D NAND 发展为 3D NAND 结构，结构的复杂化导致对于薄膜沉积设备的需 求量逐步增加。根据东京电子披露，薄膜沉积设备占 FLASH 芯片产线资 本开支比例从 2D 时代的 18%增长至 3D 时代的 26%。3D NAND 的核心 工艺包括薄膜沉积、金属填充、高深宽比的刻蚀。PECVD 作为薄膜沉积的 核心工艺，占比保持第一，担负着多层栅极堆叠（ONON 或 OPOP）、牺牲 层/间隔层/绝缘层沉积等核心任务，其中，多层栅极堆叠多大于 100 层，要 求极高均匀性、平整性、附着性，对 PECVD 的技术提出更高要求。
拓荆科技为 PECVD 龙头，在芯片尤其存储扩产中充分受益。根据 2019- 2020 年期间长江存储、华虹无锡、上海华力和上海积塔中标结果，公司占 据国内 PECVD 设备市场 16.6%，为国内第一大 PECVD 供应商。以 2023 年国内PECVD市场规模28.4亿美元测算，拓荆科技当前市占率达到11.41%， 维持龙头地位。公司当前 PECVD 产品已覆盖通用介质薄膜材料（包括 SiO2、 SiN、TEOS、SiON、SiOC、FSG、BPSG、PSG 等）和先进介质薄膜材料（包 括 ACHM、LoK I、LoKII、ADC I、ADCII、HTN、a-Si 等），逻辑产线工 艺覆盖度达到 100%，存储产线已实现大部分覆盖，预计 2 年内将实现全面 覆盖。目前，公司研制并推出了新型 PECVD 反应腔（pX 和 Supra-D），采用新型反应腔配置的 LoKII、 ACHM、SiH4、TEOS 等薄膜工艺设备均已 出货至客户端验证，可以实现更严格的薄膜工艺指标要求。
ALD 适用于三维形貌沉积，在先进逻辑及存储中用量提升。ALD 原子层沉 积是 CVD 的一种，通过将气相前驱体及反应物脉冲交替通入反应腔并在基 底上发生表面化学反应形成薄膜，通过自限制效应获得厚度、组分、形貌及 结构在纳米尺度上精准可控的薄膜。ALD 沉积的薄膜具备非常精确的膜厚 控制和台阶覆盖度，使其适用于非平面等 3D 表面或者高深宽比结构中，具 有三维共形性好、成膜均匀性好、致密无针孔等优点。但由于其沉积速度更 慢、价格更贵，不适用于厚膜的沉积。 ALD 在先进逻辑中用于栅极、栅极介电层等复杂形貌制备，占比与 PECVD 接近。在逻辑电路中，ALD 于 2007 年最早被英特尔用于其 45nm 的芯片制 作中，英特尔采用 HKMG（high-K metal gate）工艺用氧化铪代替氧化硅作 为栅极介电层、用金属材料代替多晶硅作为栅极，从而大幅降低了漏电流， 使制程从 65nm 降低到 45nm。ALD 就用于 High K 介电材料的沉积，其精 细控制带来的高一致性、无针孔、超低厚度，非常使用于铪材料的沉积。进 入 FinFET 时代后，3D 立体结构使 ALD 适用性大幅增加，ALD 除了可以 沉积高 k 栅极介电层、金属栅极材料（TiAl/TaN 等），也可用于沉积 spacer 材料，定义栅极的侧壁，决定了 Fin 的宽度。根据 ASM，随着下一代逻辑 器件从 FinFET 向 GAA 工艺转变，每 10 万 wpm 芯片将增加 4 亿美元 ALD+EPI 设备用量。
在存储中，ALD 高深宽比沉积优势充分体现。由于高台阶覆盖率，ALD 也 非常适用于需要高深宽比沉积的 3D 存储器件制备。在 3D NAND 中，沉积 完多层栅极后，需要进行高深宽比通道孔刻蚀，在侧壁上填充多层材料，再 通过多次刻蚀形成 word line，刻蚀阶梯、形成 bit line 金属互联层。以一个 存储单元为例，ALD 共需沉积 6 层，分别为阻挡氧化层、隧道氧化层、Trap SiN、通道硅、基础硅层、及 word line 中的钨填充。随着堆叠层数增加，通 道深宽比提升，ALD 在极窄沟槽沉积的优势将被放大。在 DRAM 中，DRAM 基本单元主要由一个电容器和一个晶体管组成的 1T1C 结构，ALD 被用于 电容器制备中沉积 MIM 中的绝缘层（高 k 介质）及顶部和底部的金属电极 层（TIN 等）。除电容器外，ALD 也可用于制备 DRAM 晶体管中高质量的 栅极介质和金属栅极。此外，在 2D 向 3D DRAM 的发展中，适用于高深宽 比沉积及 high k 材料沉积的 ALD 需求提升是确定的。
芯片高集成下，2025 年半导体用 ALD 总市场规模有望达到 40~46 亿美元。 跟随先进制程逻辑和存储芯片逐渐走向三维，NAND 向 500 层以上迈进、 3D DRAM 逐步走向市场，先进逻辑也从 Fin-FET 转向 GAA，在小面积上 高集成的趋势将提升 ALD 的市场空间。2022 年，单片式 ALD 设备规模 26 亿美元，预计到 2025 年，市场规模有望达到 31~37 亿美元，22-25 年 CAGR 达到 4.5~9.2%。2022 年，全球多片式 ALD 设备规模为 8.3 亿美元，预计到 2025 年，多片式 ALD 设备规模将达到 9 亿美元。
国内 ALD 逐步推进，公司进展走在前列。目前，拓荆科技、北方华创、微 导纳米等公司均布局 ALD，但侧重点各不同。拓荆科技在介质薄膜领域具 备先发优势，北方华创同步布局介质原子层沉积（DALD）和金属原子层沉 积（金属原子层沉积）。微导纳米则重点布局 high k 材料等沉积。拓荆科技 率先实现 PEALD 的产业化突破，并于 2018 年取得销售，供货 ICRD，PEALD 系列可用于高/低温 SiO2、SiN 等多种介质薄膜的沉积，用于芯片填孔、侧 墙 spacer、衬垫层等工艺的应用。同时，公司加码 Thermal-ALD 的研发， 用于 28nm 以下制程，2023 年公司首台 Thermal-ALD（TS-300 Altair）设备 通过客户验证，取得了突破性进展，该设备主要用于沉积 Thermal-ALD 金 属化合物薄膜及 PECVD ADCⅡ薄膜。跟随公司 Thermal-ALD 获得突破， 公司在 ALD 上订单有望放量。2023 年，公司 ALD+SACVD 总收入达 2.5 亿，同比增长 105%，2024 年 ALD 在公司收入占比有望进一步提升。目前， 公司已通过募投在上海临港建设ALD 半导体先进工艺装备研发与产业化项 目预计 2024 年 12 月建成，项目完全建成后，将形成 400 台（套）ALD 产 能，助力公司高速成长。
公司前瞻性布局深沟槽沉积设备，为 SACVD 唯一产业化企业。SACVD 设 备主要功能是在次常压环境下，通过对反应腔内气体压力和温度的精确控 制，将气相化学反应材料沉积在晶圆表面，SACVD 具有特有的高温（400- 550℃）、高压（30-600Torr）环境，具有快速优越的填孔能力，可用于实现 深宽比小于 7:1 的沟槽填充，主要为 TEOS、BPSG、SAF 等薄膜的沉积。 拓荆科技于 2019 年率先推出 SACVD，体现出优异的薄膜沉积技术研发能 力，于 2020 年实现对燕东微的销售，2021 年公司完成第二台 SACVD 销售， 用于 2.5D/3D 封装。公司是国内唯一 SACVD 产业化公司。据公开招标信息 统计，2019-2020 年长江存储、上海华力、无锡华虹以及上海积塔等 4 家厂 商 SACVD 设备招标数量中，拓荆科技合计占比约 25%。公司 2022 年以前 生产量远大于销售量，主要可能系大量产品验证导致，由于首台验证周期一 般均大于 1 年，公司 SACVD 产品有望逐步进入快车道。
HDPCVD 于 2023 年正式放量，2024 年预期将大幅提速。HDPCVD（高密 度等离子体化学气相沉积）能够在较低的沉积温度下产生比 PECVD 设备更 高等离子体密度和质量，可同时进行薄膜沉积和溅射，主要应用于深宽比小 于 5:1 的沟槽填充工艺。2023 年，公司首台 HDPCVD 设备（沉积 USG 薄 膜）通过客户验证，目前已获得多验证订单，可以沉积 SiO2、USG、FSG、 PSG 等介质材料薄膜。截至 2023 年末，公司 HDPCVD 产品已累计出货超 过 40 个反应腔，2024 年有望进一步提升。公司利用超募资金在沈阳浑南区 建设高端半导体设备产业化基地项目，项目预算 11 亿元，预计 2028 年可 投产，届时，公司 PECVD、SACVD、HDPCVD 产能将进一步提升。
