2022年薄膜沉积设备行业市场现状及发展路径分析

1、2022年薄膜沉积设备行业市场现状及发展路径分析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

2、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

3、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。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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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