半导体设备行业跟踪报告半导体制造技术进步 原子层沉积(AL...

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薄膜沉积是晶圆制造的三大核心步骤之一，薄膜的技术参数直接影响芯片性能。

    半导体器件的不断缩小对薄膜沉积工艺提出了更高要求，而ALD 技术凭借沉积薄膜厚度的高度可控性、优异的均匀性和三维保形性，在半导体先进制程应用领域彰显优势。

    用于薄膜沉积的技术包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）。其中ALD 技术是一种将物质以单原子膜的形式逐层镀在基底表面的方法，能够实现纳米量级超薄膜的沉积。目前ALD 技术可以细分为TALD、PEALD、SALD 等，制备的薄膜类型包括氧化物、氮（碳）化物、金属与非金属单质等，涵盖介电层、导体和半导体。ALD 反应的自限制性和窗口温度较宽的特征，使其生长的薄膜具有很好的台阶覆盖率、大面积均匀、致密无孔洞等优势，且厚度等沉积参数易于精确控制。ALD 技术特别适合复杂形貌、高深宽比沟槽表面的薄膜沉积，被广泛应用于High-K 栅介质层、金属栅、铜扩散阻挡层等半导体先进制程领域。

    2020 年，全球ALD 设备市场规模约占薄膜沉积设备整体市场的11%。从晶圆厂设备投资构成来看，薄膜沉积设备投资额占晶圆制造设备总投资额的比重约达25%。随着全球和国内晶圆厂的加速建设和扩产，以及半导体器件结构向更细微演进，ALD 设备市场空间广阔。

    根据SEMI，全球晶圆产能2022 年将增长8%，2020 年至2024 年期间，中国大陆和中国台湾将分别增加8 家和11 家300mm Fab 厂，合计约占全球新增数量的50%。在Fab 厂设备投资额构成中，前道晶圆制造设备占比高达80%，其中薄膜沉积设备投资额约占晶圆制造设备的25%。Maximize Market Research统计显示，2017 至2020 年全球半导体薄膜沉积设备市场规模从125 亿美元增至172 亿美元，CAGR 达11.2%，预计2025 年可达340 亿美元。根据Gartner统计，2020 年ALD 设备市场规模约占薄膜沉积设备的11%，SEMI 预测，受益于半导体先进制程产线数量增加，2020 年至2025 年全球ALD 设备销售额CAGR将达到26.3%，远高于PVD 和PECVD 设备的增速，市场前景可观。

    半导体ALD 设备市场由海外厂商高度垄断。2020 年，我国薄膜沉积设备国产化率为8%，虽然较2016 年的5%有所提升，但总体水平尤其是中高端设备的国产占比仍然较低。

    在国际市场，ASMI、TEL、Lam、AMAT 等知名半导体厂商均提供ALD 设备，其中ASMI 为全球ALD 设备市场龙头企业，公司在ALD 技术领域持续深耕，通过跨国并购拓展并巩固了ALD 业务， 2020 年ALD 设备销售额市占率高达55%。

    在国内市场，经营薄膜沉积设备业务的公司主要包括拓荆科技、微导纳米、中微公司、盛美上海、北方华创，目前具备半导体ALD 技术产业化能力的企业仍然较少。建议关注在ALD 设备领域取得较大进展的拓荆科技、微导纳米。

    拓荆科技PEALD 产品在逻辑芯片领域已实现产业化应用，在3D NAND FLASH、DRAM 领域验证进展顺利，ALD 反应腔通过现有客户验收；TALD 设备已取得客户订单。

    微导纳米TALD 产品在逻辑芯片High-K 栅介质层领域已实现产业化应用；TALD和PEALD 设备在新型存储芯片的电容介质层、化合物半导体、量子器件的超导材料导电层等领域已与客户签署订单。

    风险分析下游晶圆厂扩产不及预期、产业化验证进展不及预期。

来源[光大证券股份有限公司 杨绍辉]   日期2023-02-06