摘要

根据最新市场研究，2022年中国半导体薄膜沉积设备市场将面临更新和替代。AMI、TEL、AppliedMaterial和Lam是该市场上做得最好的供应商，国内的北方华创和沈阳拓荆也有送样机。然而，ALD的交期可能会在15个月左右且存在波动。

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中国半导体薄膜沉积设备市场规模约75亿-90亿美元，其中CVD约占50%，PVD占20-25%，ALD占10-15%，other占10-15%。ALD技术难度高，全球AMI、TEL、Applied Material、Lam做得最好。国内北方华创和沈阳拓荆都送了样机，ALD市场空间有限，大陆可能最多还会有一家走出来。美国可能会要求向大陆禁运14nm以下的设备，在薄膜沉积领域主要就是ALD和epitaxy。半导体设备的发展周期大概一年半到2年，平均大概是一年半左右。

1.中国半导体薄膜沉积设备市场规模和增速变化，国产化率情况。今年全球半导体设备市场规模大概在1,000亿美元，中国半导体薄膜沉积设备市场约75亿-90亿美元。其中CVD约占50%，PVD占20-25%，ALD占10-15%，外延等other占10-15%。

2.PVD、CVD、ALD等各类设备的技术门槛和应用需求对比，下游客户采购需求拓荆科技H688072、北方华创HE002371等国内厂商的国产替代机会。

3.ALD设备的市场增长逻辑，核心技术壁垒，国内产商的布局和机会核心洞察。ALD的技术难度远远高过CVD和PVD。全球做得最好的是AMI，然后是TEL、Applied Material、Lam。国内的北方华创和沈阳拓荆都送了样机。ALD市场空间有限，大陆在华创跟拓荆的基础上可能最多还会有一家走出来。

4.基本上工艺比较难，可能会在中美环境下审批时间比较长的设备，都会拉长交货周期。如果接下来禁运越来越严，大陆晶圆厂很可能只能承受一些良率上的损失，可靠性上可能会有差别，后期要投入更多维护成本。

5.可不可以简单理解为，半导体设备的发展周期相较于下游晶圆的产能落地投产，要提前算一年半左右？假设2023年1月要投产，那它要往前算6个月，这6个月之间叫做机台movein或者机台调试期间，所以2022年中就要第一台机台movein，到2023年1月上，这是6个月。从可以movein机台的前3个月是洁净空间装修，到2022年的一季度尾。现在设备的交期还是在大概以12个月计算，那也就是说要到2021年的年中，才比较大的机会在12个月，当然比较差的情况下有出现过比较紧俏的机台18个月，快一点可能9个月。所以大概2022年的中间要拿到设备往回推9-18个月不等下订单。

交期受工艺难度、审批周期、供应链支持等因素影响，薄膜沉积设备交期长，ALD最长，PVD次之，CVD最短，但复杂程度、审批环节、供应链复杂度不同，交期也不同。

1.光刻、蚀刻、薄膜等设备交期范围为9-18个月，其中薄膜交期最长，紧俏设备可能达到18个月，普通设备可能为9个月。

2.复杂设备交期不确定性高，可能受疫情、物流、原材料单价等影响；先进工艺设备需经过审批，进口设备审批时间更长。

3.ALD原子层沉积设备交期为12-18个月，属于长交期设备。

4.PVD设备交期次于ALD，关键环节设备如metalgate交期长，且垄断性高，需经过特别审批流程。

5.CVD设备交期相对较短，供应商多样性较高，有替代能力。复杂程度、审批环节、供应链复杂度不同，交期也不同。

6.CVD设备种类繁多，从简单到复杂不等，如PECVD。交期需根据复杂程度、审批环节、供应链复杂度等因素确定。

7.交期受多种因素影响，薄膜沉积设备交期长，ALD最长，PVD次之，CVD最短，但具体交期需根据设备复杂程度、审批环节、供应链复杂度等因素确定。

8.工艺难度、审批周期、供应链支持等因素均会影响设备交期。复杂设备交期不确定性高，先进工艺设备需经过审批，进口设备审批时间更长。

中国大陆未来2-3年对半导体设备的市场需求主要来自于HPC、mobile、消费类和automotive，其中HPC需求增长最快，mobile需求基数大，消费类需求量大，automotive需求增速高。2022年中国大陆半导体薄膜沉积设备市场规模约为75亿-90亿美元，其中CVD占一半，PVD占20-25%，ALD占10-15%，other占10-15%。

1.未来2-3年中国大陆对半导体设备的市场需求主要来自于HPC、mobile、消费类和automotive。HPC需求增长最快，主要集中在5nm、3nm等先进制程。mobile需求基数大，主要集中在7nm、5nm等中低端制程。消费类需求量大，主要集中在16nm以上的制程。automotive需求增速高，主要来自于汽车电子。

2.估测2022年中国大陆半导体薄膜沉积设备市场规模约为75亿-90亿美元。其中，半导体设备市场规模大概在1,000亿-1,100亿美元，中国大陆销售占比约为30%。薄膜沉积设备占半导体设备的25%左右。

3.今年半导体设备市场规模大概在1,000亿美元左右，其中晶圆制造占80%左右。晶圆制造设备市场规模大概在800亿-900亿美元。半导体设备还要考虑后道设备，包括封测里面也要用到薄膜沉积。

4.HPC需求增长最快，主要用于云计算、人工智能等高性能计算相关的芯片CPU、GPU、FPGA，以及异质计算的oC。HPC晶圆的扩产主要集中在5nm、3nm等先进制程。

5.mobile需求基数大，主要用于手机等移动通讯应用。虽然移动通讯市场增长放缓，但基数大，主要集中在7nm、5nm等中低端制程。

6.消费类需求量大，主要用于数字电视LCD-TV、tablet、wearable等物联网应用。制程一般在16nm以上，主要集中在晶圆代工厂。

7.automotive需求增速高，主要来自于汽车电子。现在汽车对里面电子的需求远超过传统汽车，因此对相关晶圆制造产能和设备采购的带动作用越来越大。

8.薄膜沉积设备主要分为CVD、PVD、ALD和other四类。其中CVD占一半，PVD占20-25%，ALD占10-15%，other占10-15%。Other包括ECP和epitaxy等。

中国大陆市场各类半导体薄膜设备需求增速有明显区别，先进制程发展会使ALD增速相对更快。ALD在28nm才开始被采用，但随着工艺往前演进，ALD的占比一定会增加。ALD在填空和形成电子方面都有用途，尤其在patterning和GAA方面需求增加。Epitaxy用于改善电子或电动的迁移率，也会在尖端工艺制程中用到。ALD和Epitaxy的需求会随着工艺演进而增加。

1.界定的占比标准是按照销售额。

2.各类半导体薄膜设备需求增速有明显区别，先进制程发展会使ALD增速相对更快。

3.ALD在28nm才开始被采用，但随着工艺往前演进，ALD的占比一定会增加。

4.ALD在填空和形成电子方面都有用途，尤其在patterning和GAA方面需求增加。

5.Epitaxy用于改善电子或电动的迁移率，也会在尖端工艺制程中用到。

6.ALD和Epitaxy的需求会随着工艺演进而增加。

7.ALD会大量用到GAA，往后会是跨越式增加对ALD的需求。

8.Epitaxy原来用于改善T型晶体管的空穴mobility，现在也用于改善N，尤其是carbonadopt的ilicon。Epitaxy会在尖端工艺制程中用到。

外延设备epitaxy的单价高且技术要求高，全球只有Applied Material做得比较好，国外可能禁运14nm以下的设备。国内只有北方华创能达到量产水平，其他供应商进展不确定。薄膜设备国产化率整体低，薄膜沉积设备国产化率5%左右，CVD稍高一点，PVD可能只有20台里有1台达到量产水平，ALD还只是样机水平。

1.epitaxy单价高，中间对性能至关重要，单机单价最贵，可达上千万美元。

2.北方华创是唯一能达到量产水平的供应商。

3.整体国产化率低，薄膜沉积设备国产化率5%左右。

4.北方华创早在2015年、2016年在中芯国际的量产线上已有maproduction。

5.国产化率针对在大陆的晶圆制造公司采购的中国设备。

6.国产设备比例占总采购额的比例。

7. CVD国产化率稍高一点，可能达到10%左右。

8.ALD还只是样机水平，未达到量产水平。

ALD设备主要应用于小于45nm以下的制程。市场对ALD的需求主要源自于逻辑芯片和存储芯片，其中存储里面的3DNAND技术对ALD有明确需求。荷兰的AMI和日本的TEL是全球ALD市场的主要供应商，国内的Naura北方华创和沈阳拓荆也在送样机。ALD主要客户包括晶圆代工和IDM，逻辑器件和存储器DRAM、NAND都需要大量使用ALD。逻辑器件需要在栅极这边镀一层high-k，而存储器DRAM需要通过高介电常数材料来扩大电容，NAND则需要先用ALD把孔洞里面镀上一层，再用PVD和CVD填满。全球ALD市场规模预计到2022年将达到30亿美元。

1.ALD设备主要应用于小于45nm以下的制程。市场对ALD的需求主要源自于逻辑芯片和存储芯片，其中存储里面的3DNAND技术对ALD有明确需求。

2.荷兰的AMI和日本的TEL是全球ALD市场的主要供应商，国内的Naura北方华创和沈阳拓荆也在送样机。

3.ALD主要客户包括晶圆代工和IDM，逻辑器件和存储器DRAM、NAND都需要大量使用ALD。

4.逻辑器件需要在栅极这边镀一层high-k，而不管是用平面的CMO还是FinFET，还是将来的gate-all-around，都需要在栅极这边镀一层high-k。一旦开始用了ALD，就是high-kmetalgate一旦成为晶体管tranitor一个总的栅极的主要组成部分以后，就一直会保持这个样子。

5.存储器DRAM需要通过高介电常数材料来扩大电容，所以需要大量使用ALD或者high-k技术来增大它的电容，这样可以在单位面积内有更大的电容，它的DRAM性能会更好。

6.NAND需要先用ALD把孔洞里面镀上一层，再用PVD和CVD填满。因为很深的、高深宽比的孔洞里面都要先用ALD，然后再用PVD，最后在上面再用CVD把它完全填满。

7.全球ALD市场规模预计到2022年将达到30亿美元。

8.这个里面做得最好的是荷兰的AMI，它大概占了4成，然后是日本的TEL占了3成，剩下还有25%大概是Applied、Lam这些公司，国内的Naura北方华创和沈阳拓荆这两个都送样机，但是可能还没有什么大的销售，这是整体来讲。

ALD的需求在不断增加，因为工艺越来越复杂，需要填充的图案难度也越来越大。

1.ALD是一种化学气相沉积技术，可以在纳米尺度上控制材料的沉积。它通过在表面上交替沉积两种化学物质来实现，每次沉积一层，然后清洗表面，再沉积另一种化学物质，如此反复，直到达到所需的厚度。

2.ALD广泛应用于半导体、显示器、太阳能电池、光电器件、储能器件等领域。它可以制造高质量的薄膜，具有优异的电学、光学、磁学、力学性能，可以实现高精度、高可靠性的器件制造。

3.ALD具有很多优点，如高精度、高均匀性、高可重复性、低温沉积、低污染等。它可以制造出非常薄的薄膜，甚至可以制造出单原子层的薄膜，具有很高的控制精度。

4.ALD在半导体工艺中的应用非常广泛，可以用于制造高介电常数材料、金属氧化物、金属硅酸盐、金属硅氮酸盐等材料。它可以制造出高质量的栅极氧化物、隔离氧化物、衬底氧化物等，可以提高器件的性能和可靠性。

5.ALD在显示器工艺中的应用也非常广泛，可以用于制造透明导电膜、透明氧化物、有机发光材料等。它可以制造出高质量的薄膜，可以提高显示器的亮度、对比度、色彩饱和度等。

6.ALD在太阳能电池工艺中的应用也非常广泛，可以用于制造透明导电膜、光吸收层、电子传输层等。它可以制造出高质量的薄膜，可以提高太阳能电池的转换效率和稳定性。

7.ALD在光电器件和储能器件工艺中的应用也非常广泛，可以用于制造光电探测器、光电二极管、锂离子电池、超级电容器等。它可以制造出高质量的薄膜，可以提高器件的性能和可靠性。

8.所以这三种大型的工艺都对ALD的需求实际上是在增加的，就是因为它的工艺越来越复杂，要被填充的图案的难度越来越大，所以一定会需要更多的ALD来帮助。

国内薄膜沉积设备的国产化率较低，大约只有5%左右，其中CVD稍高一些，但也只有10%左右。北方华创是目前唯一能够达到量产水平的epitaxy供应商。PVD方面，北方华创早在2015年、2016年就已经在中芯国际的量产线上有maproduction。ALD目前还只能达到样机水平。国产设备的售价可能要比国外的同类产品要低20-30%才有竞争力。

1.该设备单价高达上千万美元，对性能至关重要，因此需求增长潜力巨大。尤其是做应力材料的epitaxy，全球可能只有Applied Material做得比较好。下游需求主要来自晶圆制造公司。

2.北方华创是目前唯一能够达到量产水平的epitaxy供应商。其他供应商的进展可以通过上市公司的公告了解。

3.国内薄膜沉积设备的国产化率较低，大约只有5%左右。CVD稍高一些，但也只有10%左右。PVD方面，北方华创早在2015年、2016年就已经在中芯国际的量产线上有maproduction。ALD目前还只能达到样机水平。

4.国产设备的售价可能要比国外的同类产品要低20-30%才有竞争力。国产设备大多还在单价，要么是技术水平稍低的CVD，或者哪怕是同样的CVD，可能国设备的售价可能要比国外的同类产品要低20-30%。

5.国产化率是针对在大陆的晶圆制造公司采购的中国设备，不包括台积电等公司。

6.PVD设备国产化率较低，大约只有20台里面有1台是国产的，或者稍高一点。在中芯国际可能会稍高一点，因为它的情况比较特殊，被卡得比较厉害。

7.国产化率按销售额大约为5%，按设备数量可能稍微高一点，约为6%左右。

8.可能会有一些国家要求本地的设备公司，甚至全球非中国大陆以外的设备公司禁运14nm以下的设备。

ALD技术门槛高，中国厂商布局，但市场空间有限。CVD、PVD、ALD技术门槛不同，ALD最高，可搞定最小洞，每层原子精度3个angtrom。中国出现很多厂商，但有些是投机，晶圆制造厂不会购买未知品牌。全球只有4家公司在做ALD，其他公司要么太小，要么技术不行被淘汰了。

1.ALD技术门槛是最高的。当然它有两种，一种是炉管式的ALD，一种是单片ALD，炉管式的ALD的技术难度相对低一点，从这个名字就能听出来。包括最早那个微米级的工艺就CVD全都搞定了，CVD就可以了，那个孔洞都是几百甚至上千nm的，那你随便填，它都没关系的，都可以覆盖得很但是等到了90nm以下的才开始用PVD。

2.ALD、CVD、PVD的技术门槛有明显区别吗？为什么要用ALD呢？就是因为那个洞太小了，有些形状是直直的一个洞，那你要填好这个直直的洞，CVD一下就把口给封住了，因为CVD速度非常快，而且它很粗的。所以你如果是个直直的洞，洞口已经堵住了，下面还是空的，这种洞CVD根本就不合适，它一定要用PVD去覆盖。然后更小的、更深的孔连PVD都不行了，PVD就算它一边镀一边削，把那个开口给你留着，但是也是有限度的，到一定程度它这个口还是会封住，然后底下没填住，所以这个情况下PVD也不行，必须要ALD。ALD是原子，atomiclayerdepoition，它是一层一层的原子来镀。

3.ALD的供应商中AMI和东京电子占比较大。国内在布局这一块技术的厂商特别多，北方华创、拓荆、微导纳米这3家主要的上市公司，包括屹唐、科民电子，青岛四方思锐收购了Beneq，都有在布局。

4.至于中国出现了很多的厂商，这里面有一些是投机的。就拿着一个topic就觉得这个东西完了，从CVD、PVD做起再做到ALD，估计时间不等人，市场也不等你，这个融资的窗口就会想换道超车，就直接从ALD做起，然后就成立了公司，或者买了一家海外的技术或者一家公司就说开干。

5.而且说实话ALD市场，刚说了全球的市场份额，虽然这个机器很先进，但是它要到百亿美元的空间还有点时间，现在才30亿美元一年，以这个空间中国30%的话也就是大概是10亿美元的空间，哪里能容纳这么多公司呢。就算国产化替代率到50%那也就5亿美元ALD，将来就算每年30%的增长也就是十几二十亿美元，最多能撑2个公司、3个公司到顶了，不可能有很多公司能做的。

6.全球发展这么多年也就4家公司在做，其他公司要么太小，要么技术不行被淘汰了。

国内ALD领域机会看好历史悠久、技术积累丰富的公司，如北方华创、拓荆，中微半导体相对落后。设备能力排序为北方华创、拓荆、中微半导体。技术节点目标是28nm。

1.ALD公司需要在技术迭代和演变中不断迭代，站在巨人肩膀上才能从CVD演进到PVD演进到ALD。供应商网络也是重要的，需要有长期合作和验证，才能让客户相信。

2.客户对供应商的技术和供应渠道的掌握有所担忧，需要有trackrecord和经过验证的设备制造体系。供应商的质量和设备的一致性和可重复性也是客户关注的问题。

3.半导体设备不是一次性做得很好就能够打入供应链，需要有相当的积累和声誉，达到高度才能做ALD。

4.按历史和技术能力排序，北方华创、拓荆、中微半导体。北方华创在PVD方面有量产产线和数据收集的机台，拓荆在CVD方面做得不错，中微半导体的强项是后段蚀刻设备。

5.设备能力要看是CVD、PVD、ALD还是epitaxy。目前的技术节点目标是28nm。

国内大陆厂商的PVD和CVD设备可以满足28nm的工艺产线，达到30%的国产化率是实际可行的目标。在更先进的制程上，国内设备可能无法达到国际大厂同样的效率和产出能力，但仍有机会做出可用的设备。良率和可靠性可能会受到影响，但通过更多的PM可以维持设备在较好状态，客户的cotownerhip会比较高。

1.国内大陆厂商的PVD和CVD设备可以满足28nm的工艺产线，达到量产的水平。国产化替代率可能是三七开，有3台是北方华创的，7台是AppliedMaterial的，这是一个比较现实的目标。

2.中芯国际在扩的几个厂主要都是以28nm以及以上的成熟制程为主，一旦这28nm能够供应，40、55、65、90甚至更高都不在话下。

3.在更先进的制程上，国内设备可能无法达到国际大厂同样的效率和产出能力，以及良率。但是做出可以用的设备仍有机会。

4.从ALD跑出来的和人家用AppliedMaterial跑出来的可能良率差10%，这在工厂里面已经属于良率差很大了。但是良率和可靠性可能会受到影响，包括未来的可靠性上可能会有一些差别。

5.尽量通过更多的PM让设备维持在比较好的状态，这导致的后果就是客户的cotownerhip会比较高。在平时维护上面你可能要做更多的PM，保证机台处于最好的状态，这样就会影响它的throughput。

6.买设备时是一次性的cot，但在后续维护的时候，维护成本也需要考虑。有可能花费更高的价格购买设备，但每年维护成本较低，反之则相反。

7.卡住14nm机台不是很明智的做法，因为最终的结果一定是让本来不具备竞争力的设备，要求这些客户不得不用这些相对没那么有竞争力的设备，最后给了它们机会快速成长，然后变得更有竞争力了。

8.达到30%的国产化率是实际可行的目标，这是一个achievable、也是非常实际的一个目标。在更先进的制程上，虽然可能无法达到国际大厂同样的效率和产出能力，但仍有机会做出可用的设备。良率和可靠性可能会受到影响，但通过更多的PM可以维持设备在较好状态，客户的cotownerhip会比较高。

拓荆的PECVDPE-300T系列已经实现了28nm设备机台的产业化应用。长江存储和盛美半导体合作PECVD，盛美是做清洗机台的，但其第二个增长曲线是奔着薄膜沉积去的，可能需要通过并购或挖团队来实现。现在是逆周期布局的机会，盛美有可能有资金能力去做这个事情。

1.PECVD是CVD中最难的一种，用于处理填充困难的情况，如TIhallowtrenchiolation。28nmPECVD是主流，生命周期长的节点，拓荆主力发力的地方。

2.长江存储和盛美半导体合作PECVD的原因是因为盛美是做清洗机台的，但其第二个增长曲线是奔着薄膜沉积去的。薄膜沉积相对于蚀刻和光刻难度较低，但盛美的经验都在于清洗机台，跟薄膜沉积还差远。因此，可能需要通过并购或挖团队来实现。

3.长江存储在28nm设备机台的应用主要是逻辑和DRAM，因为长存的NAND的工艺设备等同于28nm逻辑的相关设备。因此，两者之间只要打通了28nm的比如说MIC中芯国际的能够用，那长存的NAND也都可以用。

4.清洗机台占整个半导体设备市场可能只有7%左右，因此盛美的第二个增长曲线是奔着薄膜沉积去的。但清洗机台的市场空间太小了，因此需要扩展到薄膜沉积。

5.盛美可能需要通过并购来实现扩展到薄膜沉积的目的。如果完全从挖团队来开始布局，可能需要很长时间，但如果通过并购来实现，可能会更加事半功倍。历史上，AppliedMaterial通过不断的并购来扩展业务。

6.现在是逆周期布局的机会，因为半导体消费市场已经开始翻转，很多大客户砍单，设备厂商的销售可能会受到很大的不确定性的影响。因此，现在可能是一个机会去找到第二增长曲线可能要找一些标的，市场会出现这样的一些公司的标的，它可能技术还不错，但因现金流不足以扛过这个寒冬时期，可能会有并购动力。

7.盛美已经上市了，包括在国内的资本市场还比较受关注，因此有可能有资金能力去做并购。现在是比较合适的时间点去做这样的事情。