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开展路径分析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，中国半导体设备开展迅 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 体市场规模将到达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

2、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H40亿美元，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年有望达至U 340亿 美元，2021-2025年CAGR达

3、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，比方阻挡污染物和 杂质渗透、增加或减少导电性/信号传输、提高吸光率等。图14: 2021年全球半导体销售额增长至5559亿美元数据来源：WSTS、开源证券研究所工奈詈是数据来源：WSTS、开源证券研究所工奈詈是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是通过化学反响的方式，

4、利用加热、等离子 或光辐射等各种能源，在反响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响形成固态沉积物的技术, 是一种通过气体混合的化学反响在硅片外表沉积薄膜的工艺， 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 基底外表的方法。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

5、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 在相对较低的反响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，通过对反响腔内 气体压力和温度的精确控制，将气相化学反响材料在晶圆表 面沉积薄膜。S

6、ACVD设备的高压环境可以减小气相化学反响 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，占比拟小。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%o图22: PECVD是薄膜设备中占比最高的设备类型MOCVD, 4%MOCVD, 4%PECVD, 33%管式CVD, 12%电镀ECD, 4%非管

7、式LPCVD, 11%其他薄膜沉积设备, 6%溅射 PVD, 19%ALD, 11%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。（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1

8、0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开展，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90nmeMOS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3DNAND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%o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）、