1. 新工艺新结构拓宽空间，国产厂商多维发展突破海外垄断
设备为IC制造第一大资本支出，全球半导体Capex有望开启新一轮增势
根据Gartner数据，集成电路制造设备投资一般占集成电路制造领域资本 性支出的70%-80%，且随着工艺制程的提升，设备投资占比也将相应提 高——当制程达到14/16nm时，设备投资占比可达85%。 芯片制造是集成电路制造过程中最重要、最复杂的环节，对应设备投资 占比可达80%。 SEMI数据显示，全球晶圆厂产能保持稳步增长，25Q1产能有望达到每季 度4270万片（约当12英寸）。资本开支方面，全球半导体Capex经历了 24H1的短暂下降后，于24Q3实现反弹，有望开启新一轮增势。得益于HBM 等尖端产品产能的持续扩张，25Q1全球半导体Capex预计同比增长16%， 其中WFE季度支出将达260亿美元。
中国大陆连续五年成为全球最大半导体设备市场
根据SEMI数据，2024年全球半导体设备销售额为1171亿美元，同比增长10%，未来 有望保持增长态势。其中，2024年中国大陆半导体设备销售额为495.5亿美元，同 比增长35%；占比达42%，同比提升7.85个百分点，创历史新高，连续五年成为全 球最大半导体设备市场。 相比后道环节，前道晶圆制造技术难度更高，涉及工艺更繁杂，涵盖光刻、刻蚀、 薄膜沉积等工艺，因此所需设备价值量更高、种类更多。SEMI数据显示，2024年 晶圆制造设备市场规模约占半导体设备总市场规模的90%。 薄膜沉积是在晶圆上采用物理或者化学方法沉积一层待处理的薄膜材料。随着单 位面积集成的电路规模不断扩大，芯片内部立体结构日趋复杂，所需要的薄膜层 数越来越多，薄膜沉积设备市场快速增长。根据拓荆科技数据及我们测算，2024 年全球薄膜沉积设备市场规模约231.86亿美元，占晶圆制造设备总市场规模的22%。
2023年国内薄膜沉积设备市场规模约479亿元，国产化率低于25%
随着集成电路制造不 断向更先进工艺发展， 所需的薄膜层数越来 越多，对绝缘介质薄 膜、导电金属薄膜的 材料种类和性能参数 不断提出新的要求。90nm CMOS工艺约需要 40道薄膜沉积工序。 3nm FinFET工艺产线， 超100道薄膜沉积工序， 涉及的薄膜材料由6种 增加到近20种，对于 薄膜颗粒的要求也由 微米级提高到纳米级。根据SEMI和中国电子 专用设备工业协会数 据，2023年国内薄膜 沉积设备市场规模约 479亿元，国产化率低 于25%，仍存在广阔的 国产替代空间。
以中芯国际8寸/12寸产线为例，薄膜沉积设备数量占比约20%
根据芯思想研究院调研，截止2023年12月20日，中国大陆12英寸、 8英寸和6英寸及以下的硅晶圆制造线共有210条（不含纯MEMS生产 线、化合物半导体生产线和光电子生产线）。建成12英寸晶圆厂 45座，在建24座，规划兴建或改造13座，全部产能合计420万片； 建成8英寸晶圆厂34座，在建5座，规划兴建或改造11座，全部产 能合计220万片。以中芯国际8寸/12寸产线为例，单条产线约有20%的设备为薄膜沉 积设备；且12寸产线中占比更高。
2. CVD：种类繁多，PECVD占比最高
CVD总览：种类繁多，适用于芯片内不同的应用工序
CVD可分为APCVD、LPCVD、PECVD、沟槽填充类CVD（HDPCVD、SACVD、FCVD）、Metal-CVD、MOCVD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。 PECVD可在相对较低的反应温度下形成高致密度、高性能薄膜，并不破坏已有薄膜和已形成的底层电路，同时实现更快的 薄膜沉积速度，适用于沉积大多数主流介质薄膜，是薄膜设备中占比最高的设备类型。根据SEMI数据，2024年全球PECVD 市场规模约75.65亿美元，占薄膜沉积设备市场的33%，是薄膜设备中占比最高的设备类型。
APCVD：最早的CVD设备，基本不应用于集成电路制造
常压化学气相沉积（APCVD）是最早的CVD设备，是指在大气压及高温环境下，将气态反应源匀速喷射至加热的固体衬底 表面，使反应源在衬底表面发生化学反应，反应产物在衬底表面沉积形成薄膜的设备，可用于制备单晶硅、多晶硅、二 氧化硅、氧化锌、二氧化钛、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃等薄膜。 APCVD设备结构简单，沉积速率高（可达100nm/min），非常适合用于沉积介质薄膜。但APCVD易有气相反应发生，从而引 起引起微粒污染，且以硅烷为反应剂沉积SiO2薄膜时，其台阶覆盖性和薄膜均匀性相对较差，故用于沉积较厚的介质薄 膜，基本不应用于集成电路制造。
PECVD：适用于沉积大多数主流介质薄膜，成膜质量高且沉积温度低
PECVD设备是90-28nm沉积介质绝缘层和半导体材料的主流工艺设备。主要功能是在将硅片 控制到预定温度后，使用射频电磁波作为能量源在硅片上方形成低温等离子体，通入适当 的化学气体，在等离子体的激活下，经一系列化学反应在硅片表面形成固态薄膜。 相比传统的CVD设备，PECVD设备由于等离子体的作用，化学反应温度明显降低，可形成高 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， 适用于沉积大多数主流介质薄膜，是芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备种类。
沟槽填充类CVD——HDPCVD：应用于深宽比小于5:1的沟槽填充工艺
HDPCVD（高密度等离子体化学气相沉积）、SACVD（次常压化学气相沉积）和FCVD（流动化 学气相沉积）主要用于沟槽填充。 在HDPCVD工艺出现之前，大多数芯片制造工厂应用PECVD来进行绝缘介质薄膜的填充。在间 隔宽度小于0.5μm的情况下，用PECVD填充高的深宽比间隙会产生空洞。HDPCVD产生的等离 子体密度非常高，通常在10¹¹至10¹² ions/cm³的量级，远高于PECVD等离子体密度；因此，当 制程进入到90nm以下时，需采用HDPCVD进行沟槽填充。 HDPCVD主要应用于深宽比小于5：1的沟槽填充工艺，可同时进行薄膜沉积和溅射刻蚀，薄膜 致密度更高，杂质含量更低。目前国内HDPCVD设备厂商主要为拓荆科技、北方华创等。其中公司 HDPCVD USG、FSG、STI 薄膜工艺设备均已实现产业化，并持续扩大量产规模，HDPCVD系列产品反应腔累计出货量达 到100个。
3. ALD：高台阶覆盖率+膜厚控制精准，先进节点及3D结构应用广泛
ALD总览：在45nm以下节点以及3D结构中具有明显优势
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（报告来源：方正证券。本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
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