近日,中微公司发布的最新财报反映出半导体设备市场的关注点正从光刻机进一步向刻蚀、薄膜沉积等核心设备领域拓展。2025年前三季度,中微公司实现营收80.63亿元,同比增长46.40%。其中,刻蚀设备收入61.01亿元,同比增长38.26%;LPCVD、ALD等薄膜设备收入4.03亿元,同比大幅增长1332.69%。随着半导体工艺的演进,刻蚀与薄膜沉积设备正成为产业链关注的新核心。

01半导体设备市场的最新焦点

半导体制造的核心设备包括前道晶圆制造设备与后道封装测试设备两大类,其中前道设备技术壁垒最高,占据市场主导地位。光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备是前道三大关键设备,据SEMI测算,三者分别约占半导体设备市场的24%、20%和20%。

从功能上看:

光刻机如同“投影仪”,通过光源将电路图形转移到晶圆上,决定芯片的最小线宽;

刻蚀机则如“雕刻刀”,选择性去除多余材料,精准复刻图形;

薄膜沉积设备负责沉积导体、绝缘体等膜层,构建芯片的基础结构,主要包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)三类。

刻蚀与薄膜沉积设备之所以成为新焦点,源于先进制程演进带来的工艺逻辑变迁:

首先,随着EUV光刻机波长限制在13.5nm,其最小线宽能力受限,10nm、7nm、5nm等更先进节点需依赖多重模版技术。SEMI数据显示,从65nm到7nm制程,光刻步骤数量仅增长约30%,而刻蚀步骤数量却激增超过300%。同时,薄膜沉积工序的数量和复杂度也大幅上升。例如,90nm CMOS工艺约需40道薄膜沉积工序,而3nm FinFET工艺则需约100道。

其次,3D NAND存储芯片为提升存储密度,不断堆叠存储单元层数,目前主流产品已超过200层,未来有望突破1000层,DRAM也呈现类似趋势。这一变化使得刻蚀设备的需求与性能要求呈指数级增长。例如,堆叠层数从32层提高到128层时,刻蚀设备在设备总量中的占比从35%提升至48%。此外,近存计算架构的发展也带动TSV(硅通孔)刻蚀需求上升,TSV工艺中刻蚀与填充设备占比接近70%。同时,3D NAND对每层薄膜厚度控制要求极为严苛,ALD与CVD协同工艺成为主流,进一步推升了对薄膜沉积设备的要求。

第三,GAAFET作为FinFET的下一代技术,其刻蚀工艺步骤从FinFET的5道增至9道。据IMM数据,刻蚀设备在先进制程中的用量占比将从FinFET时代的20%提升至GAA架构下的35%,单台设备价值量增长约12%。薄膜沉积设备则需在复杂三维结构上实现原子级均匀沉积。例如,GAA纳米片晶体管要求在原子尺度控制Si/SiGe超晶格堆叠,PECVD沉积的介电薄膜厚度偏差需控制在±0.5Å以内,并实现高深宽比结构的保形覆盖(覆盖率>95%)。

因此,半导体制造的发展重点正从单纯依赖光刻机缩小线宽,转向更加复杂、关键的刻蚀与薄膜沉积工艺。

02 Q3设备进口数据揭示的行业趋势

根据海关总署数据,2025年第三季度前道设备进口总额达101.87亿美元,同比增长15.28%,环比增长33.15%,创历史新高。核心设备进口数据的变化,既是国内半导体产能布局的“晴雨表”,也反映出全球设备竞争格局的演变。其中,CVD设备、干法刻蚀设备等核心工艺设备的进口数量与单价均处于历史高位。

具体来看:

光刻设备:“其他光刻设备”进口数量下降,但来自荷兰的同类设备单价攀升至历史最高,表明国内正缩减中低端光刻设备进口,聚焦高端设备,以突破先进工艺瓶颈。

薄膜沉积设备:CVD设备量价齐升,进口数量创历史新高,反映出国内在先进逻辑芯片与高端存储领域的产能扩张需求旺盛,对CVD等核心沉积设备仍高度依赖。PVD设备已在中低端领域实现国产突破,高端设备采购标准不断提升。下一步,CVD、ALD等高端薄膜沉积设备的国产化进程将成为关注重点。

刻蚀设备:干法刻蚀设备进口量与单价双双增长,显示国内产能扩张正向先进制程倾斜。随着芯片结构从2D向3D演进,对高性能干法刻蚀设备的需求激增。而其他刻蚀及剥离设备进口量与单价同比下滑,可能意味着国产设备在成熟制程领域已取得一定突破。

离子注入设备:目前国内市场由美国应用材料和亚舍立垄断,全球竞争态势加剧。

氧化扩散设备:自2024年下半年起,该类设备进口数量整体下滑,但进口单价持续走高,表明国产设备在中低端领域已占据一定份额。

03半导体设备市场多点开花

SEMI预测,2025年全球晶圆厂前端设备支出将达到1100亿美元,较2024年增长约2%。在数据中心与边缘计算芯片需求增长的推动下,2026年全球支出预计进一步增至1298亿美元,同比增速达18%。

刻蚀设备:

从技术路径看,刻蚀工艺主要分为湿法刻蚀与干法刻蚀。随着半导体制造进入7nm及更先进节点,芯片集成度不断提高,器件结构日益复杂,对刻蚀工艺的精度、选择性和一致性提出更高要求。干法刻蚀凭借其优异的技术适配性与工艺控制能力,已在逻辑芯片、存储芯片等高端制程中占据主导地位,成为推动技术迭代的关键工艺。

全球竞争格局方面,刻蚀设备市场主要由泛林、应用材料和东京电子三家垄断,合计占据近90%的份额。应用材料在CCP与ICP技术路径上实力均衡,产品覆盖全面,尤其在导体与介质刻蚀领域保持领先;泛林集团在CCP技术,特别是高深宽比刻蚀方面具备统治力,是3D NAND制造的核心供应商;东京电子在介质刻蚀领域与美系厂商并驾齐驱。

国内厂商如中微公司、北方华创、屹唐半导体等仍处于追赶阶段,全球市占率较低。中微公司作为国内刻蚀设备领军企业,其CCP设备已覆盖28nm以上绝大部分应用,并在28nm及以下节点取得进展,在3D NAND高深宽比刻蚀和逻辑芯片前端刻蚀方面已进入全球顶级客户产线,但平台化能力仍较弱。其ICP设备已进入50条客户产线,在MEMS和先进封装深硅刻蚀领域表现优异,但在最复杂的关键工艺步骤上仍需进一步验证。

北方华创作为平台型设备企业,产品覆盖光胶处理、刻蚀、清洗、热处理、CVD、PVD等多个环节。其CCP设备在8英寸产线居主导地位,在12英寸产线也已进入部分非核心步骤;ICP设备市场认可度持续提升。然而,在最先进的逻辑芯片和128层以上3D NAND极高深宽比刻蚀等尖端应用中,其技术成熟度与工艺稳定性仍有提升空间。

屹唐半导体前身为应用材料旗下湿法设备部门,2015年通过收购重组实现国产化,目前已形成刻蚀、薄膜沉积、快速热处理三大产品线。据Gartner数据,2023年其在干法去胶设备领域全球市占率达34.6%,位居第二;快速热处理设备市占率为13.05%,同样位列全球第二;干法刻蚀设备进入全球前十。

薄膜沉积设备:

薄膜沉积设备主要包括CVD、PVD和ALD三类。全球市场由应用材料、泛林、东京电子等美日企业主导:应用材料在PVD设备领域市占率约85%;在CVD领域,前三强企业合计占比超80%;在ALD领域,东京电子与ASM合计占比约60%。

国内企业如北方华创、拓荆科技、中微公司、微导纳米等正加速技术研发,但整体国产化实力仍较弱,尤其在ALD设备领域。

拓荆科技专注于薄膜沉积设备,产品涵盖PECVD、ALD、SACVD、HDPCVD及Flowable CVD等系列,客户包括中芯国际、华虹集团等。其PECVD设备已实现全系列介质薄膜材料覆盖,广泛应用于国内产线。在ALD设备方面,拓荆是国产设备中薄膜工艺覆盖率最高的厂商之一,ALD SiCO、SiN、AlN等工艺设备已实现大批量出货。SACVD系列产品持续放量,反应腔累计出货超100腔。HDPCVD设备也已实现产业化,反应腔累计出货达100腔。Flowable CVD设备反应腔累计出货超过15腔。

中微公司自2023年起陆续向客户交付CVD/HAR/ALD W钨设备、TiN/TiAI/TaN ALD设备等薄膜设备。2025年Q3财报显示,其LPCVD、ALD等多款薄膜设备已顺利进入市场,设备性能达到国际领先水平,覆盖率不断提升。

北方华创是国内PVD设备龙头,在LPCVD、APCVD、ALD领域也有所布局,产品已批量应用于半导体产线。

微导纳米以ALD设备起家,产品应用于光伏与半导体领域,是国内首家将量产型High-k ALD设备应用于28nm节点前道产线的企业,在ALD领域具备显著竞争优势。

盛美上海最初以清洗设备为主,正逐步向平台型公司拓展,目前产品覆盖清洗、电镀、Track、抛光、薄膜沉积等多个领域。

据业内人士在106届中国电子展上透露,2010-2024年间,国内半导体设备销售额年复合增长率达30.2%,显著高于全球同期水平。增长呈现阶段性特征:2017-2018年因头部晶圆厂集中建设12英寸产线,设备采购需求集中释放;2023-2024年受益于成熟制程(28nm及以上)扩产及SiC、GaN等特色工艺产能落地,增长态势持续巩固,预计2024年底仍将保持25%-30%的同比增速。

然而,尽管刻蚀、薄膜沉积设备本体国产化加速,关键零部件仍是我国产业链自主可控的瓶颈。目前,两类设备的通用标准件高度依赖进口:日本企业(如NSK、Fujikin)占据高精度传动部件与特种气体控制组件的大部分市场;欧洲供应商(如Pfeiffer、Leybold)在真空系统领域占比过半;美国企业仍掌握部分核心定制化部件。

值得期待的是,总规模达3440亿元的国家集成电路产业投资基金三期(大基金三期)已明确将上游关键零部件列为核心投资方向。随着政策引导与市场驱动的双重推进,我国在关键零部件环节的突破有望为刻蚀、薄膜沉积设备的全面国产化筑牢根基。

来源:先导半导体材料

半导体设备市场格局重塑,国产替代加速破局