2025年中微公司深度报告:国产刻蚀设备领军者,薄膜业务蓄势待发

  • 来源:东海证券
  • 发布时间:2025/11/21
  • 浏览次数:636
  • 举报
相关深度报告REPORTS

中微公司深度报告:国产刻蚀设备领军者,薄膜业务蓄势待发.pdf

中微公司深度报告:国产刻蚀设备领军者,薄膜业务蓄势待发。中微公司是国内半导体设备的龙头企业之一,主要为集成电路、LED外延片、功率器件、MEMS等半导体产品的制造企业提供刻蚀、薄膜沉积、MOCVD等设备。公司深耕集成电路制造核心设备领域,主要产品包括刻蚀与薄膜沉积设备两大类:刻蚀设备方面,公司的等离子体刻蚀设备已广泛应用于国际一线芯片制造商的先进制程产线;薄膜沉积领域,公司近年来成功开发的LPCVD和ALD设备已通过客户验证,多款产品进入市场并获大批量重复订单。在泛半导体设备领域,公司氮化镓MOCVD设备保持全球领先,随着全球半导体产业向三五族化合物半导体加速拓展,尤其在Mini/MicroL...

1.深耕半导体高端装备,铸就平台化发展格局

1.1.立足于刻蚀与 MOCVD 设备,开拓全面技术创新

(1)公司自 2004 年成立以来,以 CCP 刻蚀和 MOCVD 设备起步,长期深耕高端半导 体设备的研发与销售。2007 年,公司首台 CCP 刻蚀设备问世;2016 至 2017 年,公司先 后成功研制首台单反应台与双反应台 ICP 刻蚀设备。在 MOCVD 领域,公司于 2012 年推出 首台设备,并于 2016 年发布第二代产品。2019 年 7 月,公司作为首批企业登陆上交所科 创板。此后,公司持续推出新产品,不断完善刻蚀及 MOCVD 设备的产品矩阵。截至 2025 年上半年,公司刻蚀设备反应台全球累计装机量超过 5700 台。基于在半导体设备制造领域 多年的技术积累,公司业务已拓展至半导体集成电路制造、先进封装、LED 外延片生产、功 率器件、MEMS 制造及其他微观工艺高端设备领域,构建了广泛的产品布局与技术能力。

(2)公司持续践行三维发展战略,聚焦集成电路关键设备,拓展泛半导体应用,并探 索新兴领域机会,致力于打造平台型公司。公司作为国内高端半导体设备领军企业,长期践 行“三维发展战略”,通过向集成电路、LED 外延片、功率器件及 MEMS 制造企业提供刻蚀 设备、薄膜沉积设备、MOCVD 设备等关键产品,巩固其在集成电路领域的核心优势,并积 极拓展泛半导体设备应用,前瞻布局新兴领域,致力于打造平台型半导体设备企业。未来五 到十年,公司计划通过自主研发与产业合作,覆盖集成电路关键领域超过 60%的设备市场, 实现高质量可持续发展。

1) 公司深耕集成电路制造核心设备领域,主要产品包括刻蚀设备与薄膜沉积设备两大 类。在刻蚀设备方面,公司的等离子体刻蚀设备已广泛应用于国际一线芯片制造商 的先进制程产线,完整覆盖从 65 纳米到 5 纳米及更先进技术节点,并在 3D TSV 等先进封装领域取得重要突破。在薄膜沉积领域,公司近年来成功开发的 LPCVD 设备和 ALD 设备已通过客户验证,多款产品进入市场并获大批量重复订单,标志 着公司在集成电路前道关键工艺设备领域取得显著进展。

2) 在泛半导体设备领域,公司 MOCVD 设备保持全球领先地位。作为氮化镓基 LED 外延片生产的核心设备,公司 MOCVD 设备已在三安光电、华灿光电等行业领先客 户的生产线上实现大规模量产,市场占有率持续提升。随着全球半导体产业向三五 族化合物半导体加速拓展,特别是在 Mini/Micro LED 新型显示、新能源汽车功率器 件等高增长领域的需求持续释放,MOCVD 设备作为关键工艺装备,市场空间将进 一步扩大。公司在该领域的技术积累和客户资源为其持续增长提供了坚实基础。

3) 公司积极把握半导体设备市场新机遇,战略布局量检测设备领域。2024 年新设立 的超微公司,重点开发具有高技术壁垒的电子束量检测设备,该设备是 28 纳米及 以下先进制程必不可少的质量控制装备,当前国产化率不足 15%。随着半导体工艺 节点持续微缩,全球量检测设备市场规模已占半导体前道设备总市场的约 13%,成 为第四大设备门类。与此同时,公司通过子公司中微惠创、中微汇链等在环保设备、 工业互联网等领域积极拓展,并投资布局医疗健康智能设备等新兴业务,构建多元 化的业绩增长点。

1.2.卓越团队引领,引领长远发展

(1)公司股权结构较为分散,无实际控制人。截至 2025 年三季报,上海国资旗下的上 海创业投资有限公司持有公司 14.93%的股份,为公司第一大股东。此外,国家集成电路产 业投资基金一期通过巽鑫(上海)投资有限公司持股 12.33%;国家集成电路产业投资基金 二期直接持股 3.71%。

(2)公司核心管理团队兼具深厚的学术背景、顶尖的技术实力与丰富的全球产业经验。 董事长兼总经理尹志尧博士履历贯穿全球半导体设备产业的核心发展期,早年于英特尔从事 工艺研发,后在泛林半导体(Lam Research)与应用材料(Applied Materials)等国际龙头 担任核心技术与管理职务,积累了超过二十年的设备研发与业务管理经验。公司技术领导团 队实力突出,董事兼副总经理陶拓、丛海均为核心技术人员,拥有数十年半导体设备研发与 工艺积累,丛海曾在新加坡特许半导体、格芯等国际晶圆代工厂担任蚀刻技术总监,具备扎 实的产业化经验。新近加入的副总经理靳巨博士毕业于日本东京大学,曾在美国、日本多家 知名设备公司担任技术负责人及业务高管,进一步增强了公司在检测等新兴设备领域的技术 布局。此外,管理团队职能配置完善,董事会秘书刘方拥有康奈尔大学 MBA 及南洋理工大 学电子工程硕士复合背景;财务负责人陈伟文拥有普华永道及多家跨国公司财务管理经验; 副总经理姜银鑫长期负责知识产权与法务体系构建;副总经理何奕曾在康明斯、铁姆肯等跨 国企业积累了丰富的亚太区人力资源治理经验。

1.3.业绩增长亮眼,技术筑基长远

(1)公司近年来展现出强劲的营收增长与稳健的盈利能力。2020 年至 2024 年,公司 营业收入从 22.73 亿元快速增长至 90.65 亿元,年复合增长率达 41.31%,呈现高速增长态 势。2025 年前三季度,公司实现营收 80.63 亿元,同比增长 46.40%,其中 2025 年第三季 度单季营收 31.02 亿元,同比增长 50.62%,增速进一步提升。2020-2024 年公司归母净利 润年复合增长率为 34.60%。2024 年公司归母净利润同比下滑 9.53pct,主要系公司持续加 大研发投入,同时 2023 年因出售部分拓荆科技股票产生税后收益约 4.06 亿元,而 2024 年 无此项非经常性收益所致,若剔除该因素,公司主营业务盈利能力保持稳定。2025 年前三 季度,公司实现归母净利润 12.11 亿元,同比增长 32.66%,第三季度单季净利润 5.05 亿 元,同比增长 27.50%。

(2)从业务与产品结构来看,半导体及泛半导体设备构成公司核心业务,其中刻蚀设 备为主要收入来源。专用设备销售占比持续提升,2024 年已超过 85%,反映出公司在半导 体关键设备领域的战略聚焦与持续深化。细分设备方面,刻蚀设备自 2023 年起稳定贡献总 营收的 70%以上,2025 年前三季度实现收入 61.01 亿元,同比增长 38.26%。MOCVD 设 备 2024 年实现收入 3.79 亿元,同比下降 18.03%,主要系 LED 市场规模持续收缩,同时 地缘政治与库存策略使终端客户转向谨慎观望,抑制了短期需求。薄膜沉积设备方面,公司 LPCVD 设备于 2024 年完成首台销售,全年实现设备收入约 1.56 亿元;截至 2025 年前三 季度,LPCVD 与 ALD 等薄膜类设备合计收入达 4.03 亿元,同比激增 1322.69%,或将成为 公司重要的新增长点。

(3)公司毛利率长期稳定在 40%左右,而净利率因高强度研发投入及投资收益影响, 呈现波动且近年来有所下滑。公司整体毛利率近年来基本稳定在 40%左右,2024 年同比略 有下滑,主要受客户结构变化公司对应给予部分客户销售折扣影响;2025 年猜测因多款新 产品处于验证阶段,相关成本上升,或对短期毛利率带来一定压力。净利润率方面,受持续 高强度的研发投入以及 2024 年缺少 2023 年同期处置拓荆科技股票所产生的投资收益影响, 呈现阶段性下滑。2025 年前三季度,公司净利率为 14.65%,在保持高研发投入的背景下处 于合理区间。费用管理方面,公司销售与管理费用总额虽随业务拓展及人员增长有所上升, 但得益于营收规模快速扩大及管理优化,两项费用率呈稳中有降趋势,规模效应逐步显现。

(4)公司持续高比例的研发投入体系化地推动了公司技术迭代与产品升级,为长期竞 争力与可持续发展奠定了坚实基础。公司持续保持高强度研发投入,2025 年前三季度研发 费用达 17.94 亿元,同比增长 96.30%,研发费用率高达 22.25%,显著高于行业平均水平。 研发团队规模同步快速扩张,人员数量从 2020 年的 346 人增至 2025 年前三季度的 1321 人,占员工总数比例已达 50.08%,形成以技术研发为核心的人才结构。截至 2025 年上半 年,公司累计申请专利 3038 项,其中发明专利 2507 项;已获授权专利 1901 项,内含发明 专利 1593 项,构建了扎实的知识产权壁垒。

(5)公司存货与合同负债持续增长,显示出备货积极在手订单充裕,为未来营收增长 提供了有力支撑。随着南昌约 14 万平方米和上海临港约 18 万平方米的研发生产基地陆续 投入使用,公司产能实现大幅提升,存货规模也相应扩大,2025 年前三季度存货金额为 81.94 亿元。除 2023 年四季度因收入确认节奏影响导致合同负债阶段性回落外,近年来合同负债 整体保持增长态势,2025 年前三季度达到 43.89 亿元,同比增长 46.88%,进一步印证了业 务增长动能强劲。

2.CCP 刻蚀设备行业领先,覆盖先进制程需求

2.1.刻蚀工艺支撑集成电路制造核心环节

(1)刻蚀设备是半导体器件加工的上游核心环节之一,目前以干法刻蚀为主流技术。 刻蚀就是通过化学、物理或者同时使用化学和物理的方法按照设计好的电路图形,对晶圆表 面进行选择性去除,从而精确地复制出所需的微观结构。刻蚀工艺可以分为湿法刻蚀和干法 刻蚀。 湿法刻蚀是将覆盖有光刻胶图形(掩模)的晶圆浸泡在特定的化学溶液中,如酸、碱或 缓冲液。溶液与暴露出来的薄膜材料发生化学反应,生成可溶于水的化合物,从而被去除。 这是一个纯化学的过程。湿法刻蚀在成本、速度等方面具有优势,常用于特殊材料层的去除 和残留物的清洗常用于制造光学器件和 MEMS(微机电系统)等对线宽要求不太高的领域, 而在集成电路的加工中对小于 3μm 的尺寸难以精确控制刻蚀的形貌,会对设定的线宽造成 影响。 干法刻蚀通常是在真空腔室内,通入反应气体并利用射频电源将其激发形成等离子体, 等离子体中含有大量的活性自由基、离子和电子。刻蚀可以通过化学反应,活性自由基与晶 圆表面材料反应生成挥发性产物;以及物理轰击带能的离子垂直撞击晶圆表面,如同“沙吹”, 溅射去除材料,并破坏化学键以加速反应。通过调节物理和化学作用的比例,可以精确控制 刻蚀的各项参数。干法刻蚀是目前的主流刻蚀技术,具有能实现各向异性刻蚀,保证细小图 形转移后的高保真性等优势,但可能存在设备相对昂贵,工艺开发复杂,可能存在等离子体 损伤,选择性通常不如湿法刻蚀的问题。

1) 据作用机理不同,干法刻蚀主要分为等离子刻蚀,离子溅射刻蚀,反应离子刻蚀三 种。等离子体刻蚀利用等离子体中的活性基团进行纯化学反应,实现高速、高选择 性但各向同性的刻蚀。反应离子刻蚀通过化学活性基团和物理离子轰击的协同作用, 实现各向异性(陡直)的图形转移。离子束刻蚀利用高能惰性气体离子进行纯粹的 物理溅射去除材料,各向异性好但选择性极差。其中,根据等离子产生的原理不同, 可以分为 ICP(电感性等离子)刻蚀与 CCP(电容性等离子)刻蚀。ICP 刻蚀通过感应线圈在真空腔体中产生高密度等离子体,实现对较软或较薄材料的刻蚀;CCP 刻蚀则利用平行板电极间的射频电场加速离子,实现对坚硬材料的刻蚀。

2) 根据刻蚀材料的不同,刻蚀工艺主要分为介质刻蚀、硅刻蚀和金属刻蚀。其中,介 质刻蚀主要采用电容性等离子体(CCP)设备,因其离子能量高,适用于逻辑芯片 栅侧墙、3D NAND 深槽/孔等介质材料处理;而硅刻蚀与金属刻蚀则普遍采用电感 性等离子体(ICP)设备,其离子能量低、工艺精度高,常用于硅浅槽隔离、多晶硅 栅、金属导线及焊垫等精细结构的刻蚀。

2.2.制程演进协同三维堆叠,刻蚀设备需求激增

(1)刻蚀设备市场规模增势强劲,海外巨头主导,中国设备厂商奋起直追。据 Mordor Intelligence 数据统计,2025 年全球半导体刻蚀设备市场规模预计为 256.1 亿美元,预计到 2030 年增长至 369.4 亿美元,年复合增长率为 7.60%。根据全球半导体观察 2025 年数据, 在刻蚀设备领域,我国在成熟制程国产化率约为 50%-60%,主要应用于逻辑芯片、功率半 导体和存储芯片(如 3D NAND);而在先进制程,国产化率不足 15%,高端市场被 Lam Research、东京电子、应用材料等垄断。海外厂商普遍成立时间较早,在技术经验、客户资 源、生态体系等方面均有较深积累,全球刻蚀设备市场由海外厂商垄断。国产厂商均在千禧 年后成立,且主要客户均为国内晶圆厂,经验资源仍然欠缺。干法刻蚀设备占据 90%以上的 刻蚀设备市场,2023 年,全球刻蚀设备市场由泛林半导体(LAM)、东京电子(TEL)以及 应用材料(AMAT)海外三大厂商垄断,市占率分别为 44.10%、21.51%以及 18.35%合计超 80%。1)逻辑芯片方面,中微公司自 CCP 发家,正处于追赶研发 5nm-3nmICP 刻蚀设备 的阶段,北方华创则专注 ICP 刻蚀,同时于 2022 年首次推出 CCP 刻蚀设备,完善产品结 构;2)存储器刻蚀方面,国内当前仅有中微公司针对 128 层 3DNAND 进行相关研发,相 比之下,国际存储厂商已开发出超 200 层的存储器结构,东京电子(TEL)于 2023 年 6 月 宣布已成功开发 400 层堆叠 3DNAND 闪存芯片通孔技术。在长江存储等芯片公司被列入实 体清单的大背景下,国内先进存储刻蚀设备的研发更显得尤为重要。随着北方华创、中微公司等代表的国产刻蚀设备厂商不断研发突破、国产替代趋势不断深入,国产刻蚀设备仍有较 大的发展空间,这一寡头垄断格局终将迎来变革。

(2)随着先进制程的不断突破,刻蚀设备需求激增。随着半导体制造技术向先进制程 节点,从 10nm、7nm 到 5nm、3nm 及以下的不断突破,当电路特征尺寸逐步逼近甚至低 于光刻机光源的物理波长极限时,单次光刻已无法直接形成所需的精细图形。为克服这一限 制,行业普遍采用多重图形技术(如 SADP、SAQP),将一层高密度图形拆解为多道依次进 行的光刻与刻蚀工序,致使每层掩模所需的刻蚀步骤成倍增加,大幅提升了工艺循环次数。 根据国际半导体产业协会测算,一片7nm集成电路在生产过程中需经历约140次刻蚀工艺, 相比 28nm 制程所需的 40 次,增长超过 2.5 倍。制程进步伴随着工艺尺寸的进一步缩小和 新材料的引入,在刻蚀精度、重复稳定性、工艺均匀性以及生产能力等方面提出了更高要求, 刻蚀设备在半导体产业链中的重要性进一步提升,成为推动先进制程发展的核心支撑。

(3)3D NAND 存储芯片的堆叠层数持续增加,显著推升了对刻蚀工艺步骤和设备的 需求。与传统 2D NAND 将存储单元平铺于晶圆表面不同,3D NAND 采用垂直堆叠结构, 可在有限面积内集成更多存储单元,从而突破 2D NAND 在微缩接近物理极限时面临的瓶颈。 随着堆叠层数从数十层逐步增长至上百层甚至超过 300 层,刻蚀设备在芯片制造设备中的 占比也持续上升。以某类 3D NAND 技术路线为例,在月产能设定为 150k/片晶圆的产线中, 堆叠层数从 32 层增至 128 层时,刻蚀设备所占比例从 34.90%提升至 48.40%。3D NAND结构的构建高度依赖沉积与刻蚀两大工艺。随着堆叠层数不断扩展,无论是已量产的 64 层、 128 层,还是开发中的 300 层以上产品,都对刻蚀设备提出了极高的深宽比能力要求,即精 确刻蚀出深度达数微米、孔径仅几十纳米的通道孔或栅线缝隙结构,并保证优异的垂直度、 均匀性和侧壁形貌。就加工节点而言,沟道孔洞、阶梯、狭缝对刻蚀设备的需求受层数影响 最大,阶梯刻蚀的设备用量与堆叠层数完全呈同比例增长关系。台阶刻蚀(Staircase Etching) 也是制造过程中的一大难点。该工艺需要在整体堆叠结构的边缘重复刻蚀出等宽、高度均匀 的“阶梯”,以实现字线(Word Line)的逐层接触。这一过程对每层刻蚀的垂直度、均匀性 和重复性控制要求极为苛刻,进一步加大了对刻蚀设备和技术能力的依赖。

2.3.CCP 刻蚀技术领先,ICP 刻蚀成长可期

(1)公司在刻蚀设备领域已形成显著的技术与市场优势,覆盖 95%以上刻蚀应用需求, 产品同时布局先进逻辑与存储芯片制造的核心需求,技术达到 5nm 及更先进工艺。公司已 成功研制出三代共 18 种等离子体刻蚀设备,采取 CCP 与 ICP 刻蚀机中单、双反应台并行 的产品策略,实现了对多个技术节点工艺需求的全面覆盖。2025 年前三季度,公司刻蚀设 备营收 61.01 亿元,同比增长约 38.26%。逻辑芯片方向,其 12 英寸高端刻蚀设备已实现从 65 纳米至 5 纳米及更先进制程的量产应用,并获得国际主流客户批量采购;面向 5 纳米以 下节点,公司正积极推进下一代机型研发,旨在进一步提升刻蚀选择比、均匀性及量产稳定 性。在存储芯片方向,公司开发的超高深宽比掩膜 ICP 刻蚀设备(深宽比≥40:1)与超高深 宽比介质 CCP 刻蚀设备(深宽比≥60:1)已在先进 3D NAND 与 DRAM 制造产线中大规模 应用,其中配备超低频高功率偏压射频的 CCP 设备已用于关键工艺量产,并持续拓展应用 场景。此外,公司积极布局新兴市场,在先进封装、功率器件、电源管理、微机电系统等领域订单持续增长,并参与超透镜、12 英寸 MEMS 制造等前沿技术研发,相关设备已进入客 户研发与试产线。

(2)公司 CCP 刻蚀设备产品矩阵完善,市场渗透持续深化。截至 2025 年上半年,公 司 CCP 刻蚀设备累计装机量突破 4500 个反应台,较 2024 年同期增长超 900 个反应台; 其中双反应台产品累计装机突破 3300 个反应台,单反应台产品累计装机近 1200 个反应台。 双反应台机型 Primo D-RIE、Primo AD-RIE、Primo AD-RIE-e 及单反应台机型 Primo HDRIE 等已广泛应用于国内外一线客户产线。其中,Primo HD-RIEe(高精度高选择比刻蚀) 与 Primo UD-RIE(超高深宽比刻蚀)订单持续增长,截至 2025 年上半年,Primo HD-RIEe 累计装机逾 120 个反应台,Primo UD-RIE 累计装机近 200 个反应台。Primo UD-RIE 基于 成熟的 Primo HD-RIE 设计架构并全面升级,配备六个单反应台反应腔,通过更低频率、更 大功率的射频偏压电源,提供更高离子轰击能量,可以满足极高深宽比刻蚀的严苛要求,兼 顾刻蚀精度与生产效率。Primo UD-RIE 引入了多项创新技术,自主研发的动态边缘阻抗调 节系统通过调节晶圆边缘等离子体壳层调节边缘深孔刻蚀的垂直性,大大提高了晶圆边缘的 合格率。其上电极多区温控系统,优化了高射频功率下的散热管理,有效提升了设备的稳定 性和可靠性。同时,Primo UD-RIE 还采用了全新的温度可切换多区控温静电吸盘和主动控 温边缘组件,不仅提高了抗电弧放电能力,还显著提升了晶圆边缘的良率,为生产先进存储 芯片提供了有力保障。

公司刻蚀设备已实现对成熟制程(28nm 以上)绝大部分 CCP 应用及先进制程(28nm 以下)多数 CCP 应用的全面覆盖。1)逻辑芯片制造方面,公司针对 28nm 及以下节点的一 体化大马士革刻蚀工艺,推出可调节电极间距的 Primo SD-RIE 设备,目前已通过国内领先 逻辑芯片制造商的电性验证与可靠性测试,并进入先进制程研发线开展工艺验证。2)特色 工艺设备方面,公司推出的 12 英寸晶边刻蚀设备 Primo Halona 采用独创双反应台架构,支 持三组双反应腔同步运行,可并行处理六片晶圆。设备配备高精度 Quadra-arm 机械臂及抗 卤素腐蚀腔体材料,在提升产能利用率与生产效率的同时,保障了设备在复杂工艺环境下的 运行稳定性。3)存储芯片制造领域,Primo UD-RIE 设备专为超高深宽比刻蚀(≥60:1)工 艺优化设计。该设备配备六单反应腔结构与 60MHz/400kHz 大功率射频系统,通过优化偏 压配置提升离子轰击能量,实现了刻蚀精度与生产效率的平衡。目前该设备已在先进存储芯 片制造产线实现规模化量产,关键工艺参数持续优化。面向未来超高深宽比刻蚀技术发展, 公司布局超低温刻蚀技术,聚焦超低温静电吸盘与新型刻蚀气体等核心研究,以满足超高深 宽比刻蚀技术迭代的需求。

(3)公司 ICP 刻蚀设备进展顺利,在逻辑芯片、DRAM、3D NAND 等领域的 50 多家 客户生产线上实现大规模量产,并持续拓展更多 ICP 刻蚀工艺应用。截至 2025 年上半年, ICP 刻蚀设备累计装机量已突破 1200 个反应台。多台 ICP 刻蚀设备取得进展:Nanova LUXCryo 已在客户端通过认证并获重复订单;下一代设备 Primo Nanova 3G 的 Alpha 反应腔在 实验室完成搭建,正在进行腔体表征;而双台机型 Primo Twin-Star 已在海内外多家客户的 逻辑芯片、功率器件、Micro-LED 及 AR/VR 超透镜(Metalens)等特色器件产线量产,并 获重复订单。在深硅刻蚀方面,8 英寸和 12 英寸设备 Primo TSV 200E 与 300E 持续在晶 圆级先进封装、2.5D 封装和微机电系统等成熟市场取得重复订单,并成功验证了 12 英寸 3D 芯片的硅通孔刻蚀工艺,同时获得在欧洲客户 12 英寸微机电系统产线进行机台认证的机会, 为设备拓展新市场奠定基础。此外,Primo Menova12 英寸金属刻蚀设备首台机已顺利交付 国内重要集成电路制造服务商,进入现场验证阶段。该设备专注于金属刻蚀,擅长铝线与铝 块刻蚀,适用于功率半导体、存储及先进逻辑芯片制造,具备优异的刻蚀均一性、高速率、 高选择比和低介质损伤性能,其高效腔体清洁工艺可减少污染、延长运行时间,集成高温水 蒸气除胶腔室可有效清除残留光刻胶及副产物,且主刻蚀与除胶腔体可根据工艺需求灵活配 置,保障高负荷生产下的稳定性与良率。

3.薄膜设备稳步推进,外延应用加速延伸

3.1.国际厂商主导市场,国产替代任重道远

(1)薄膜沉积在集成电路制造中承担构建多层电路结构、提升器件性能等核心作用。 薄膜沉积是一种在基底材料表面制备一层薄而均匀的固态材料膜的先进制造工艺。在集成电 路制造中,通过不同的薄膜材料交替堆叠的三维结构,从而构成晶体管和电路的基本功能单 元。根据工作原理不同,薄膜沉积主要可以分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。 1) 物理气相沉积(PVD)技术是指在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体) 表面气化成气态原子或分子,或部分电离成离子,并通过低压气体或等离子体,在 基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。PVD 技术生长机理相对简单,沉 积速率高,但一般只适用于平面的膜层制备。PVD 镀膜技术主要分为三类:真空 蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。 2) 化学气相沉积(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基体表面沉积薄膜的 工艺,可应用于绝缘薄膜、硬掩模层以及金属膜层的沉积。CVD 技术的重复性和 台阶覆盖性比 PVD 略好,但是工艺过程中影响因素较多,成膜的均匀性较差,并 且难以精确控制薄膜厚度。 3) 原子层沉积(ALD)是 CVD 的一种特殊形式,是以单原子膜形式一层一层的镀在 基底表面的方法。将不同的气态前驱体交替、脉冲式地通入反应室,每种前驱体与 基底表面发生饱和的化学吸附或反应,每次只沉积一个单原子层,通过循环次数可 以精确控制薄膜厚度。拥有非常精准的膜厚控制和优越的台阶覆盖率,适合深槽结 构薄膜生长,在先进芯片制造中不可或缺。

(2)国际巨头垄断薄膜沉积市场,国内厂商突破高端制造瓶颈是产业链自主的关键挑 战。根据 MaximizeMarketResearch,2025 年全球薄膜沉积设备市场规模预计将达 340 亿 美元;中国大陆市场将占据 40%,2021-2025 年全球和中国大陆的复合年增长率分别为 16% 和 25%。PECVD 是占比最高的薄膜沉积设备,占比 33%;管式 CVD 和非管式 LPCVD 分 别占比 12%和 11%;ALD 占比 11%。PVD 设备中,溅射 PVD 和电镀 ECD 合计占有整体 薄膜沉积市场的 23%。我国 PVD 设备在成熟制程的国产化率为 15-20%,先进制程国产化 率低于 10%;CVD 和 ALD 的国产化率均仅为 5%-10%。全球半导体薄膜沉积设备市场垄断 格局明显,主要由应用材料(AMAT)、泛林半导体(Lam)和东京电子(TEL)主导,市占 率分别为 42%、19%和 14%。PVD 设备市场高度垄断,AMAT 长期占 80%以上份额。CVD 设备主要被美日企业垄断,三大厂商合计占全球 70%份额,前几大企业市场份额合计超 85%。 ALD 设备市场中,东京电子和先晶半导体分别占 31%、29%份额。

(3)薄膜沉积设备的需求增长同样受到先进制程发展与三维芯片结构演进的双重驱动。 在逻辑芯片制造中,随着制程节点向 3nm 及以下推进,多重图形化技术广泛应用,不仅大 幅增加了刻蚀步骤,也同步要求更精密、更复杂的薄膜沉积工艺。每一层掩模图形的定义都 需要依赖高质量的硬掩模、抗反射层及牺牲层,这些薄膜的沉积质量直接决定了后续刻蚀工 艺的精度与最终器件的性能。尤其在引入 High-k 金属栅、钴、钌等新材料后,原子层沉积 (ALD)等先进薄膜技术成为不可或缺的核心工艺,设备需具备原子级厚度控制与极佳的表 面覆盖一致性。另一方面,3D NAND 层数的持续堆叠对薄膜沉积设备提出了更大量级的需 求。与刻蚀工艺类似,沉积步骤数量随堆叠层数近乎线性增长。在构建数百层的存储单元结 构时,需要交替沉积多层复合薄膜(如氧化物/氮化物叠层)作为器件功能层与牺牲层。此外, 台阶刻蚀结构中的硬掩模层、阻挡层以及高深宽比沟道孔内的导电层/绝缘层填充,均严重依 赖高性能的 CVD、PVD 尤其是高保形性的 ALD 设备。沉积工艺的均匀性、阶梯覆盖能力以及颗粒控制水平,直接影响到后续刻蚀工艺的效果和最终芯片的良率。在 90nm CMOS 工 艺,大约需要 40 道薄膜沉积工序。在 3nmFinFET 工艺产线,超过 100 道薄膜沉积工序。 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 NANDFLASH 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。

3.2.聚焦 CVD/ALD 核心技术,开拓存储与逻辑芯片市场空间

(1)CVD 和 ALD 技术已成为实现先进半导体器件持续微缩和性能提升的关键使能技 术,在接触孔填充、金属栅极形成等核心工艺环节发挥着不可替代的作用。在先进逻辑和存 储器件中,钨接触孔仍是主流解决方案。随着制程微缩,接触孔结构从单层向多层演变,3D NAND 堆叠层数增加使阶梯接触孔深宽比达到 40:1 至 60:1 以上。传统的物理气相沉积技术 因阶梯覆盖率不足已无法满足要求,而 ALD 氮化钛凭借其优异的阶梯覆盖率,成为阻挡层 和粘结层的主要选择。此外,28nm 技术节点引入的金属栅极结构对薄膜沉积也提出更高要 求。尤其是在鳍式场效应晶体管架构中,需要对金属栅薄膜的均匀性、污染物控制、稳定性 及台阶覆盖率进行精确调控,这些都需要通过先进的金属 CVD 或 ALD 技术实现。在 14nm 及更先进节点,金属阻挡层和形核层对接触孔电阻的影响日益显著,CVD 和 ALD 技术通过 精确控制薄膜沉积过程,为降低接触电阻、提升器件性能提供了工艺基础。

(2)公司已成功发布六款薄膜沉积产品,覆盖存储器件及先进逻辑器件的钨、金属工 艺需求。2025 年前三季度,LPCVD 和 ALD 等薄膜设备收入 4.03 亿元,同比增长约 1332.69%。公司 LPCVD 设备在 2024 年实现首台销售,全年设备销售约 1.56 亿元,累计 出货量突破 150 个反应台。在钨系列产品方面,公司提供 CVD 钨、HAR 钨及 ALD 钨设备, 可满足存储器件所有钨应用场景,包括高深宽比金属互联及三维存储器件字线应用,ALD 金 属钨产品晶圆间薄膜均一性已达到了小于 1%的水平。钨系列设备已通过关键存储客户端验 证,并获得重复量产订单;同时,该系列也可满足先进逻辑客户钨接触孔应用性能需求,目 前在多个逻辑客户产线验证进展顺利,进一步为拓展逻辑市场奠定基础。在金属栅极应用领 域,公司推出 Preforma Uniflash 金属栅系列产品,涵盖 ALD 氮化钛、ALD 钛铝及 ALD 氮 化钽等多款设备。该系列采用独创的双反应台架构,支持最多五个双反应腔灵活配置,在满 足高真空工艺集成要求的同时,实现了业界领先的生产效率。产品搭载多级匀气混气系统, 结合模型算法温控与高效流导反应腔设计,在薄膜均匀性、污染物控制与生产效率等关键指 标上均达到国际先进水平,全面满足先进逻辑制程需求。其中,该系列中的 ALD 氮化钛设 备针对先进存储器件开发,可满足高深宽比结构与三维集成中对台阶覆盖率的严苛要求,适 用于钨填充工艺中的阻挡层与粘结层应用,目前已通过多家重点存储客户的样品验证,为拓 展存储设备市场奠定坚实基础。

3.3.氮化镓 MOCVD 设备优势显著,外延应用多元拓展

(1)在电动汽车、高端显示等市场持续扩张的推动下,面向氮化镓(GaN)与碳化硅 (SiC)的外延设备市场正迎来强劲的增长机遇。外延是一种特殊的薄膜沉积工艺,它通过 在单晶衬底上定向生长出原子排列高度有序的单晶薄膜,是制造 LED、激光器和高端芯片等 光学和功率器件的核心技术。MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积)是一种采用金属有 机化合物作为源物质的化学气相沉积技术,广泛应用于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的外延生长。 它是制备 LED 照明与显示芯片以及氮化镓功率器件的关键工艺。LED 的核心,氮化镓(GaN) 外延片,正是在蓝宝石等衬底上通过 MOCVD 技术制备而成。

1) 传统 LED 市场增长承压,高端显示引领 LED 新需求。当前,全球 LED 市场面临 增长动能疲软、贸易摩擦及芯片产能过剩导致的供需失衡等多重挑战。尽管中国通 用照明市场稳步成长,但其增速已然放缓,加之 LED 芯片价格持续下行,致使整体 设备市场需求低迷。但随着 LED 应用场景的持续拓宽,MOCVD 设备不仅用于通用 照明与背光显示所需的蓝光 LED,还逐步覆盖 Mini/Micro-LED 高端显示、杀菌消毒与空气净化紫外 LED 等新兴领域。近两年高端显示类的 LED 外延片需求量明显 增加,并逐渐从商业显示逐步向个人消费领域渗透。此外,外延片产品已由单一蓝 光扩展至红、绿、蓝全色系,也带动了砷化镓基红光外延片的市场需求。因此 MOCVD 设备需满足更严苛的技术指标,尤其在提升产出波长均匀性,减少外延片颗粒度, 提升设备的自动化性能以及大尺寸外延片生长能力。

2) 随着电动汽车、智能驾驶、数据中心及新能源储能等产业的快速发展,功率半导体 市场进入高增长周期,应用于氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)器件生产的外延设 备也处于快速发展阶段。氮化镓功率器件主要面向高频中小电压应用场景,根据 Yole 预测,其市场规模将从 2023 年的 2.6 亿美元增至 2029 年的 20.1 亿美元,复 合年增长率达 41%。基于硅衬底的氮化镓(GaN-on-Si)是当前功率器件的主流技 术,但其异质外延会引入显著的晶格与热失配应力。为此,MOCVD 设备必须实现 更精细的迭代优化,核心在于对反应腔内的温度场、气流场进行精准控制,并辅以 多方位原位监测。此外,碳化硅功率器件在中高压领域,如新能源汽车、风能光伏 储能、轨道交通等领域;尤其是在车用领域,预计未来几年在车载主逆变器、充电 模块等应用将持续高速增长。根据 Yole 预测,该市场规模将在 2029 年达到 104 亿 美元,2023-2029 年复合年均增长率超过 25%。因此,氮化镓以及碳化硅功率器件 外延设备也将具有显著的市场发展空间。行业现有生产设备主要适用于 6 英寸碳化 硅衬底;随着 8 英寸衬底成本的持续下降,未来将逐渐过渡至 8 英寸的外延生产。

(2)公司持续巩固在氮化镓 MOCVD 设备领域的国际领先地位,同时积极拓展技术平 台,开发用于碳化硅及氮化镓基功率器件的外延设备。在 LED 显示外延方面,公司凭借 PRISMO A7、PRISMO HiT3、PRISMO UniMax 等系列产品持续服务全球客户,自 2017 年 起已经成为氮化镓基 LED 市场份额最大的 MOCVD 设备供应商。其中,PRISMO UniMax 自 2021 年 6 月发布以来,以高产能、高波长均匀性与优异良率,已成为 Mini-LED 显示外 延片生产领域的国际领先设备。该设备支持最多 4 腔独立反应配置,配备 785mm 大直径石 墨托盘,可同时加工 164 片 4 英寸或 72 片 6 英寸外延晶片,配合多区辅助加热系统实现卓 越的波长均匀性,目前已在多家领先客户实现规模化生产。Preciomo Udx 兼具高产能、高 均匀性与长维护周期等优势,设备样机已于 2023 年底交付国内头部客户,且验证顺利,满 足小批量生产需求并获重复订单。同时,公司积极拓展 MOCVD 应用范围,2025 年上半年, 公司完成用于红黄光 LED 的 MOCVD 设备开发,并交付国内领先客户进行验证。随着电动 汽车、新能源、AI 等产业快速发展,氮化镓和碳化硅功率器件需求激增。公司基于在氮化镓 外延装备的技术积累,于 2022 年推出 PRISMO PD5 设备,支持 4 腔独立配置和 6/8 英寸 工艺灵活切换,现已通过验证并获得重复订单。目前,公司正积极推进新一代硅基氮化镓 MOCVD 设备研发,该设备在均匀性、颗粒控制和自动化等性能将实现全面提升。此外,公司的碳化硅外延设备也进入客户验证阶段,该设备具备优异的厚度和掺杂均匀性能以及领先 的低缺陷颗粒水平和长维护周期。截至 2024 年,公司 MOCVD 设备累计装机量已突破 500 台,相关业务收入达 3.79 亿元,同比下滑 18.03%。尽管短期受 LED 市场波动影响,公司 正通过持续研发与向高端显示、功率半导体等新兴领域的拓展,进一步开辟新的增长空间。


(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。)

相关报告
评论
  • 相关文档
  • 相关文章
  • 全部热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 最新文档
  • 最新精读
分享至