机械设备行业深度报告：薄膜沉积，先进逻辑／存储产线国产化空间广阔，国产厂商加速补齐短板环节

机械设备 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 26 机械设备 2024 年 10 月 10 日 投资评级：看好（维持） 行业走势图 数据来源：聚源 《政策发力超预期，顺周期板块拐点或已至—行业周报》-2024.9.29 《人形机器人板块价值凸显，特斯拉Robotaxi 或再形成催化—行业周报》-2024.9.22 《机械行业 2024 年中报总结：板块分化，关注出口链及新质生产力两条主线—行业周报》-2024.9.17 薄膜沉积：先进逻辑/存储产线国产化空间广阔，国产厂商加速补齐短板环节 ——行业深度报告 孟鹏飞（分析师） 孙垲林（联系人） mengpengfei@kysec.cn 证书编号：S0790522060001 sunkailin@kysec.cn 证书编号：S0790123040044  薄膜沉积设备：空间大、高成长的半导体晶圆制造设备 薄膜沉积设备负责芯片制造过程中介质层、金属层以及外延层的沉积，与刻蚀、光刻一同构成市场空间最大的三种晶圆制造设备。2023 年全球薄膜沉积设备市场规模约 184.35 亿美金，国内市场空间约 444.56 亿元。2013-2023 年全球半导体薄膜沉积设备市场规模年均增速达 14.47%，后续在存储器 3D 升级以及先进逻辑多重曝光的推动下，薄膜沉积市场增速有望继续超过半导体设备整体市场增速。  3D NAND 薄膜沉积设备国产化率较高，先进逻辑仍有较大国产替代空间 根据我们估算，使用 PECVD 设备沉积氧化物/氮化物多层薄膜约占 3D NAND 所需薄膜沉积工艺设备总市场空间的 35%。横向字线填充和高深宽刻蚀后的钨填充共同构成 3D NAND 制造中难度最大的薄膜沉积工艺，使用的 ALD 钨和 CVD 钨设备合计约占 3D NAND 薄膜沉积设备总需求的 15%。以上三种设备目前均有国产厂商布局。在逻辑器件制造中，使用最广泛的是钝化层、层间介质及扩散阻挡层沉积 SiO2、SiN 等介质材料的 PECVD 设备。使用 ALD 设备沉积 HKMG 结构以及用 PECVD/ALD 沉积 ADC、Low K 等先进介质材料难度大。目前国内先进逻辑/DRAM 产线的薄膜沉积设备国产化率预计低于 3D NAND 产线。  海外薄膜沉积龙头沿革复盘：工艺设计创新与设备产能领先铸就长期壁垒 全球薄膜沉积市场呈现高度集中的垄断格局。Applied Materials 是全球第一大薄膜沉积厂商，1989 年至今通过提供创新的材料工程解决方案和晶圆厂一同配合进行晶体管关键尺寸微缩，从而维持在客户产线上的高市场份额。如，公司通过使用钴/钽/钌改进晶体管布线沉积工艺，突破铜互联向 28 纳米以下拓展的瓶颈。Novellus 在 2012 年被收购前是全球第二大薄膜沉积厂商，主要产品为导体LPCVD/ECD/PECVD(层间介质、硬掩模等）。其产品覆盖度并非全面，但机台具备高产能的核心优势。2007 年 Novellus 就推出了集成 12 个沉积腔室的 PECVD设备，支撑当时多家规划月产能超过 10 万片/月的存储厂商以更低的成本扩产。2013 年三星率先开启 3D NAND 量产，收购 Novellus 后的 Lam Research 凭借刻蚀和薄膜沉积组合拳在 2013-2023 财年实现净利润 3857%的增长。  国产厂商各自优势不同，齐心补齐高端薄膜沉积短板环节 2023 年薄膜沉积设备国产化率约 23.4%，假设到 2030 年国内市场空间增长至 708亿元，国产化率提升到 65%，则对应国产厂商 356 亿元的营收增量空间。其中，中微公司重点布局高端导体 LPCVD/Thermal ALD 以及 EPI 设备市场；北方华创以 PVD 为基加速拓展 CVD/ALD 设备；拓荆科技维持在 PECVD 介质/HDPCVD/SACVD 领域的领先地位并加速新型反应腔开发；微导纳米继续深耕更先进制程节点的 ALD 设备。受益标的：中微公司、北方华创、拓荆科技。  风险提示：国内先进晶圆厂扩产不及预期、产线国产化率提升不及预期。 -36%-24%-12%0%12%24%2023-102024-022024-062024-10机械设备沪深300相关研究报告 开源证券 证券研究报告 行业深度报告 行业研究 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 26 目 录 1、 薄膜沉积设备：高壁垒、高增速的半导体晶圆制造设备市场 ............................................................................................. 4 1.1、 PECVD 设备市场空间最大，ALD 设备为先进逻辑、存储刚需 .............................................................................. 4 1.2、 薄膜沉积和刻蚀同属芯片制造的真空工艺设备，技术具备相通性 .......................................................................... 5 1.3、 2023 年薄膜沉积国产化率约 22.7%，金属 CVD、ALD、EPI 设备是美日重点限制品类 ..................................... 6 2、 逻辑、存储器件所需的核心设备及国产化程度不尽相同 ..................................................................................................... 7 2.1、 逻辑器件：国产厂商在成熟工艺段覆盖度高，先进制程仍有较大国产替代空间 .................................................. 8 2.2、 用于 3D NAND 薄膜沉积的核心 PECVD、LPCVD、ALD 设备已基本实现国产化 ............................................ 10 3、 海外薄膜沉积龙头成长路径复盘：工艺设计创新与设备产能领先铸就长期壁垒 ........................................................... 11 3.1、 Applied Materials：提供创新的材料工程解决方案，推动芯片效能不断向前 ....................................................... 11 3.2、 Lam Research : 顺应集成电路三维架构升级趋势，十年净利润翻 40 倍 ............................................................... 15 4、 国产厂商各自优势不同，齐心补齐高端薄膜沉积短板环节 ........