2022年薄膜沉积设备行业市场现状及发展路径分析 国内薄膜沉积设备厂商将迎来发展机遇

1.半导体行业景气带动设备需求增长，薄膜沉积是关键设备

全球半导体行业处于景气周期，中国半导体设备发展迅速。（1）半导体市场规 模：据 WSTS 数据，2021 年全球半导体销售额达 5559 亿美元，同比+26%，且预计 2022 年同比增长 10.4%达 6135 亿美元；据 SIA 数据，2021 年中国半导体销售额达 1898 亿美元，同比+25%。中国半导体销售额占全球销售额的比例维持在 35%左右。 WSTS 预计 2022 年全球半导体市场规模将达到 6135 亿美元，同比增长 10.36%。（3） 半导体设备市场规模：据 SEMI 统计，2021 年全球和中国半导体设备销售额分别为 1026 亿美元、296 亿美元，同比+44%、+58%，中国销售额全球占比提升至 29%。 SEMI 预计 2022 年全球半导体设备销售额达 1140 亿美元，同比增长 11.11%。

薄膜沉积设备是晶圆制造三大主设备之一。应用于集成电路领域的设备通常可 分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两大类，薄膜沉积设备 市场规模占半导体设备的 20%。

全球薄膜沉积设备市场持续稳定增长。根据 Maximize Market Research 数据统 计，2021 年全球薄膜沉积设备市场规模为 190 亿美元，同比+10.5%，预计 2025 年有 望达到 340 亿美元，2021-2025 年 CAGR 达 15.7%。薄膜沉积是半导体制造过程中构造晶体管的关键步骤之一。薄膜沉积是指在硅 片衬底上沉积一层待处理的薄膜材料，逐层堆叠薄膜形成电路结构，包括半导体、介 质、金属/金属化合物三大类。薄膜涂层具不同特性，可用于改变或改善衬底的性能， 比如阻挡污染物和杂质渗透、增加或减少导电性/信号传输、提高吸光率等。（报告来源：未来智库）

按照薄膜沉积技术原理可以分为 CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积） /电镀设备和 ALD（原子层沉积）。其中： （1）CVD 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，是一种通过气体混合的化学反应在硅片表面沉积薄膜的工艺，可应用 于绝缘薄膜、硬掩模层以及金属膜层的沉积。常用的 CVD 设备包括 PECVD、SACVD、 APCVD、LPCVD 等，适用于不同工艺节点对膜质量、厚度以及孔隙沟槽填充能力等的不同要求。

（2）ALD 可以将物质以单原子膜形式一层一层地镀在基底表面的方法。ALD 工艺具有自限制生长的特点，可精确控制薄膜的厚度，制备的薄膜具有均匀的厚度 和优异的一致性，台阶覆盖率高，在结构复杂、薄膜厚度要求精准的先进逻辑芯片、 DRAM 和 3D NAND 制造中，ALD 是必不可少的核心设备之一。（3）PVD：通过真空蒸镀和溅射等物理方法沉积金属或金属化合物薄膜，应用 最广泛的 PVD 是磁控溅射和离子化 PVD，主要用于后段金属互连层、阻挡层、硬 掩膜、焊盘等工艺。

PECVD：PECVD 相比传统的 CVD 设备，PECVD 设备在相对较低的反应温度 下形成高致密度、高性能薄膜，不破坏已有薄膜和已形成的底层电路，实现更快的薄 膜沉积速度，是芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备种类。SACVD：SACVD 设备的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在晶圆表面沉积薄膜。SACVD 设备的高 压环境可以减小气相化学反应材料的分子自由程，通过臭氧在高温下产生高活性的 氧自由基，增加分子之间的碰撞，实现优越的填孔（Gap fill）能力，是集成电路制造 的重要设备之一。

PECVD是薄膜设备中占比最高的设备类型，占整体薄膜沉积设备市场的33%； ALD 占 11%；SACVD 是新兴的设备类型，属于其他薄膜沉积设备类目下的产品， 占比较小。在整个薄膜沉积设备市场，属于 PVD 的溅射 PVD 和电镀 ECD 合计占有 整体市场的 23%。

2.半导体行业驱动力：晶圆厂扩产+技术升级+国产替代，驱动薄膜设备需求

（1）晶圆厂扩产：下游需求高度景气，晶圆厂积极扩产，资本开支持续攀升驱 动半导体设备需求增长。物联网，服务器，汽车电子，新能源等行业对半导体需求持 续提升，半导体行业资本开支持续提高以满足扩产需要。IC Insights 预测，2021 年全 球半导体行业资本开支规模约为 1539 亿美元，预计 2022 年将超过 1904 亿美元，同 比增长 24%。根据 SEMI，全球半导体制造商将在 2021 年年底开始建设 19 座新的高 产能晶圆厂，并在 2022 年再开工建设 10 座，设备支出预计将超过 1400 亿美元，以 满足市场对芯片的加速需求。中国大陆和中国台湾地区将在新晶圆厂建设方面处于 领先地位，各有 8 座，其次是美洲有 6 座，欧洲/中东有 3 座，日本和韩国各有 2 座。 以上 29 座晶圆厂每月可生产多达 260 万片晶圆(8 英寸等效)。晶圆厂大规模扩产定 将带动设备需求，半导体设备成长动力充足。

（2）技术升级：芯片制程升级，薄膜沉积设备需求量增加。随着集成电路的持 续发展，晶圆制造工艺不断走向精密化，芯片结构的复杂度也不断提高，需要在更微 小的线宽上制造，工艺也越来越复杂。在 90nmCMOS 工艺，大约需要 40 道薄膜沉 积工序，而 3nmFinFET 工艺产线需要 100 道工序。随着产线的逐渐升级，晶圆厂对 薄膜沉积设备数量和性能的需求将继续随之提升。总体上看，越先进制程产线所需 的薄膜沉积设备数量越多。

在存储芯片领域，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%。 随着 3D NAND FLASH 芯片的内部层数不断增高，对于薄膜沉积设备的需求提升的 趋势亦将延续。（3）国产替代：薄膜沉积设备国外垄断，国产替代需求不断提升。行业基本由 应用材料（AMAT）、先晶半导体（ASMI）、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL） 等国际巨头垄断，国产替代空间较大，国内主要 IC 用薄膜沉积设备厂商为拓荆科技、 北方华创等。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）