2023年国内薄膜沉积设备市场规模约479亿元，国产化率低于25% 。
随着集成电路制造不 断向更先进工艺发展， 所需的薄膜层数越来 越多，对绝缘介质薄 膜、导电金属薄膜的 材料种类和性能参数 不断提出新的要求。 • 90nm CMOS工艺约需要 40道薄膜沉积工序。 3nm FinFET工艺产线， 超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SEMI和中国电子 专用设备工业协会数 据，2023年国内薄膜 沉积设备市场规模约 479亿元，国产化率低 于25%，仍存在广阔的 国产替代空间。
Gartner预计，2018-2025年全球新建晶圆厂项目总数 预计为171座，其中中国大陆为74座，占比为43%，位 居全球第一。 • 中国大陆74座新建晶圆厂项目中，有53座为12寸晶圆 项目；Foundry厂为主要建设厂商；目前绝大多数项目 均已开始建设；有35座项目将于2024年后开始生产。
根据芯思想研究院调研，截止2023年12月20日，中国大陆12英寸、 8英寸和6英寸及以下的硅晶圆制造线共有210条（不含纯MEMS生产 线、化合物半导体生产线和光电子生产线）。建成12英寸晶圆厂 45座，在建24座，规划兴建或改造13座，全部产能合计420万片； 建成8英寸晶圆厂34座，在建5座，规划兴建或改造11座，全部产 能合计220万片。 • 以中芯国际8寸/12寸产线为例，单条产线约有20%的设备为薄膜沉 积设备；且12寸产线中占比更高。
半导体薄膜沉积设备行业具有较高的技术壁垒、市场壁 垒和客户准入壁垒。国际巨头具有产品线丰富、技术储 备深厚、研发团队成熟、资金实力较强以及客户端先发 等优势，并能为同时购买多种产品的客户提供捆绑折扣。 因此，从全球市场份额来看，薄膜沉积设备行业呈现出 高度垄断的竞争局面，行业基本由应用材料、ASMI、泛 林集团、TEL等国际巨头垄断。 • 根据观研天下数据，2020年应用材料、泛林集团和TEL 三家厂商合计占据全球70%的CVD市场；应用材料则基本 垄断PVD市场，占比达85%，处于绝对龙头地位。 Gartner数据显示，2020年全球ALD设备市场由ASMI和 TEL两家垄断，合计市场份额高达75%。 • 目前国内的薄膜沉积设备厂商主要包括北方华创、拓荆 科技、微导纳米、中微公司、盛美上海和晶盛机电等。
根据中国海关总署数据，我国进口的薄膜沉积设备近年来数量和单价逐渐增长，并以单价较高的CVD设备为主。25Q2我国进口CVD设备数量 为423台，均价为2704万元；PVD设备136台，均价为2318万元；其他薄膜设备36台，均价为3653万元。 • 美国升级对华出口管制，国产化重要性凸显。2024年12月2日，美国商务部工业和安全局（BIS）修订了《出口管理条例》（EAR），对生产 先进节点集成电路所需的半导体制造设备实施新管控，包括对刻蚀、沉积、光刻、离子注入、退火、计量与检测以及清洗设备的新增限制。 140家中国实体被增列至出口管制实体清单，且以半导体设备厂商为主，中芯国际、武汉新芯、北方华创、拓荆科技、盛美上海均在清单上。 • ALD设备的新增管控是此次更新的重点。ECCN 3B001.d.18新增了对钼（Mo）和钌（Ru）等金属沉积设备的管控，这些设备被认为是制造低 电阻金属互连的关键技术。此外，ECCN 3B993.d.4则主要针对用于支持高纵横比结构的介电材料沉积设备，特别是用于先进DRAM存储芯片 生产的设备。
薄膜沉积是指在晶圆上采用物理或者化学方法沉积一层待处理的薄膜材料，薄膜 材料主要是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金属以及铜等金属，起到产生导电层 或绝缘层、阻挡污染物和杂质渗透、提高吸光率、临时阻挡刻蚀等重要作用。 • 根据沉积方法的不同，薄膜沉积设备可分为化学气相沉积（CVD）设备、物理气 相沉积（PVD）设备/电镀设备和ALD（原子层沉积）设备。 • 根据SEMI数据，2024年全球PECVD市场规模约75.65亿美元，占薄膜沉积设备市场 的33%，是薄膜设备中占比最高的设备类型。 • ALD凭借优异的三维共形性、大面积成膜的均匀性和精确的膜厚控制等特点，在 各类关键晶圆生产设备中增速最快；SEMI预计2020至2025年全球ALD设备市场规 模CAGR将达26.3%。
三种薄膜沉积技术反应机理。PVD：向晶圆表面直接轰击要沉积的材料。常用方法为溅射，即向A物质靶材轰击离子束（多 为惰性气体），使A物质粒子溅射出来，再将脱落的粒子转移至硅片表面，并形成薄膜。 • CVD：通过化学方法在晶圆表面沉积涂层的方法。通常是给混合气体（B和C）施加能量以促使 两者发生化学反应，进而生成所需物质A。 • ALD：先把气体B（需为易被晶圆表面吸附的气体）吸附到晶圆表面，因气体B间很难相互吸附， 晶圆表面将形成一层由气体B组成的原子层。再除去剩余气体B并输入气体C（应具有较强的反 应活性），使吸附在晶圆表面上的气体B和气体C发生反应，形成A物质和其他副产物气体，再 除去多余气体A和副产物气体。重复上述过程，以单原子膜形式一层一层地在基底表面镀膜。 • 在沉积过程中可通过控制温度、压力等不同条件来把控膜层沉积的质量，且在不同需求下， 沉积相同材料也可采用完全不同的沉积方式。如同样是沉积SiO2，栅极绝缘层是核心元件区 域，要求较高的沉积质量，应采用高温低压的方式；STI只需起到两个元件间的绝缘作用即可， 常通过低温高压的方式加快沉积速率。
