半导体设备行业深度报告：新工艺新结构拓宽空间，国产厂商多维发展突破海外垄断

分析师联系人马天翼登记编号：S1220525040003王海维登记编号：S1220525040004吴家欢新工艺新结构拓宽空间，国产厂商多维发展突破海外垄断科 技 电 子 团 队 • 行 业 深 度 报 告证券研究报告 | 半导体设备 | 2025年09月27日报告摘要•美国升级出口限制凸显国产化重要性，国产厂商多维发展突破海外垄断。2024年12月，美国BIS修订了《出口管理条例》，对高深宽比结构、新金属材料等尖端应用所需的薄膜沉积设备实施新的管控。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%。目前国内薄膜沉积设备厂商主要包括北方华创、拓荆科技、微导纳米、中微公司、盛美上海和晶盛机电等，各厂商发展侧重点不同，共同助力薄膜沉积设备国产化崛起。•新工艺新结构拓宽薄膜沉积设备空间，ALD在先进节点及3D结构中应用广泛。薄膜沉积可分为PVD、CVD和ALD三大类。PVD主要用于金属材料的沉积。CVD主要用于硬掩模等消耗膜层以及介质材料的制备。ALD可大体分为T-ALD和PEALD；其中T-ALD主要沉积金属和High-K材料等膜层，PEALD则主要沉积介质薄膜，多用于多重曝光和STI工艺。• 逻辑：1）随着制程不断微缩，多重曝光技术开始应用，其中需要ALD进行多次的侧墙沉积。2）28nm及以下节点采用的HKMG工艺将采用ALD沉积栅介质层和金属栅极。3）GAA是3nm以下节点的首选结构，除HKMG仍将采用ALD技术沉积外，内侧墙的制备也需通过ALD进行Low-K材料填充后再进行回刻形成；此外，GAA需通过外延技术生长出Si-SiGe的超晶格结构以及源极和漏极。•NAND：3D NAND层数正不断提高，或将于2030年突破千层。1）ONO叠层需要PECVD进行的超高均匀度制备。2）ALD可满足沟道硅、 隧道氧化物、字线钨等高深宽比结构中材料的均匀填充。•DRAM：1）随着DRAM制程进入2x-nm及以下节点，AA、SNC等结构将采用多重曝光技术进行制备，需ALD进行侧墙沉积。2）单个电容器尺寸正不断缩小，器件内部沟槽以及深孔的深宽比也越来越大，需采用ALD进行此类结构的填充，如SN孔中High-K电介质叠层沉积。3）未来3D DRAM结构有望出现，高深宽比结构将大幅增多，显著刺激ALD设备的需求。•建议关注标的：北方华创（PVD实现对逻辑/存储芯片金属化制程全覆盖；CVD实现金属硅化物、金属栅极、钨塞沉积、High-K ALD等工艺设备的全覆盖）；中微公司（正在开发近40种导体薄膜LPCVD/ALD/PVD薄膜沉积设备，已有六款薄膜沉积产品推向市场）；拓荆科技（PECVD实现全介质薄膜覆盖，同时布局ALD、SACVD、HDPCVD、超高深宽比沟槽填充CVD以及混合键合设备）；微导纳米（ALD技术为核心，CVD等多种真空薄膜技术梯次发展）；盛美上海（布局立式炉管设备和PECVD设备）；晶盛机电（8-12英寸减压外延设备、ALD设备）。•风险提示：宏观经济和行业波动风险，下游客户资本性支出波动较大及行业周期性特点带来的经营风险，下游客户扩产不及预期的风险，市场竞争加剧风险，研发投入不足导致技术被赶超或替代的风险，研发方向存在偏差的风险等。2目录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2. CVD：种类繁多，PECVD占比最高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4. PVD：溅射为主，多用于沉积金属薄膜5. 建议关注标的6. 风险提示3分目录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2. CVD：种类繁多，PECVD占比最高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4. PVD：溅射为主，多用于沉积金属薄膜5. 建议关注标的6. 风险提示4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5•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。全球半导体Capex（十亿美元，LHS）和晶圆季度产能（千片，约当12英寸）集成电路制造前道芯片制造主要流程资料来源：Gartner，屹唐股份，SEMI，方正证券研究所整理•集成电路制造可分为前道芯片制造和后道封装测试等环节。•前道芯片制造是指在晶圆上通过循环重复氧化/扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、抛光、清洗等工序形成器件并连接成电路。•后道封装测试是指把硅片切割成单独的芯片颗粒，完成外壳的封装及终端测试的过程。投资项目及金额占比厂房建设：20%-30%设计：2%-7%土建设施：30%-40%洁净室分工：50%-70%设备投资：70%-80%硅片制造：1%-3%芯片制造：78%-80%封装测试：18%-20%集成电路制造领域典型资本开支结构（%）22%22%17%39%刻蚀设备薄膜沉积设备光刻设备其他晶圆制造设备中国大陆连续五年成为全球最大半导体设备市场6•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%。2024年各国家/地区晶圆制造设备市场规模及占比（亿美元，%）历年全球和中国大陆半导体设备销售额及占比（亿美元，%）资料来源：拓荆科技，SEMI，方正证券研究所2024年全球半导体设备市场分布（%）国家/地区市场规模（亿美元）占比（%）中国大陆495.542%韩国204.717%中国台湾165.614%北美洲136.912%日本78.37%欧洲48.54%其他41.94%90%10%晶圆制造设备测试、封装等设备0%10%20%30%40%50%02004006008001,0001,2001,4001,600全球中国大陆中国大陆