一、CVD设备产业概述
1、产业地位
根据工作原理的不同，集成电路薄膜沉积可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和其他。薄膜沉积工艺不断发展，根据不同的应用演化出了PECVD、溅射PVD、ALD、LPCVD等不同的设备用于晶圆制造的不同工艺。
CAD设备产业属于薄膜沉积技术的关键组成
资料来源：公开资料整理
2、发展历程及分类状况
晶圆制造工艺不断走向精密化，芯片结构的复杂度也不断提高，需要在更微小的线宽上制造，制造商要求制备的薄膜品种随之增加，最终用户对薄膜性能的要求也日益提高。CVD发展历程而言，相比传统的APCVD、LPCVD设备，PECVD设备已成为芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备种类，未来HDPCVD、FCVD应用有望增加。ALD设备亦有望在14nm及以下制程逻辑芯片、17nm及以下DRAM芯片中得到更广泛应用；
CVD发展历程及分类对比
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二、CAD设备技术背景
线宽向7纳米及以下制程发展，当前市场普遍使用的光刻机受波长的限制精度无法满足要求，需要采用多重曝光工艺，重复多次薄膜沉积和刻蚀工序以实现更小的线宽，使得薄膜沉积次数显著增加。在90nm CMOS工艺，大约需要40道薄膜沉积工序。在3nm FinFET工艺产线，需要超过100道薄膜沉积工序，对于薄膜颗粒的要求也由微米级提高到纳米级。薄膜沉积设备用量方面，以中芯国际为例，一条1万片产能的180nm 8寸晶圆产线CVD设备用量平均约为9.9台，而一条1万片90nm 12寸晶圆产线CVD设备用量可达42台。
中芯国际不同制程CVD设备需求量
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CVD按照沉积条件的条件又可以分为PECVD、LPCVD、APCVD、SACVD（次常压CVD）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由于等离子体作用，化学反应温度明显降低，薄膜纯度和致密度得到加强，在从亚微米到90nm往下的发展中扮演了重要角色，目前也是应用最广、占比最大的
当前主流CVD技术对比
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三、CVD设备产业现状
1、全球市场规模
就全球CVD设备市场规模变动而言，2019年受下游需求下降整体半导体景气度下降影响，CVD设备需求出现较大幅度下滑，2020年以来5G带动智能手机需求回暖，整体半导体设备产业需求回升，2020年CVD设备规模达85亿美元。随着汽车电子和物联网整体持续发展，半导体需求持续提升，预计2024年市场规模将达到105亿美元。
2018-2024年中国CVD设备市场规模及预测
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2、中国市场规模
就国内CVD市场现状而言，国内目前薄膜沉积设备整体市场规模表现为快速增长趋势， CVD设备作为主要组成技术受制于国际企业，2021年市场规模达33亿美元左右，随着国际局势持续趋紧，半导体设备整体国产化趋势加速，CVD有望受益规模引来较快增长。
2018-2024年中国CVD市场规模及预测
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相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国CVD设备市场规模预测及投资战略咨询报告》；
3、市场结构
就目前全球CVD设备组成结构而言，PECVD设备在相对较低的反应温度下形成高致密度、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，2020年占比全球CVD设备46.9%左右，ALD也随着先进制程需求持续增长占比有所提升，目前达17.7%左右。
2020年全球CVD设备市场结构占比情况
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四、CVD设备竞争格局
1、市场集中度
全球CVD市场上，应用材料占据龙头地位，市场份额28%，其次是泛林半导体和东京电子，市场集中度较高。国内市场上，北方华创的LPCVD，以及沈阳拓荆的PECVD，已通过主流晶圆代工厂验证，开始进行小批量生产交付。ALD领域作为新兴领域，国内公司与国外巨头起步时间较为接近，国外公司技术壁垒并不高，国内公司在国内晶圆厂有一定渗透率。
2020年全球CVD设备市场竞争格局
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此前CVD设备国内无论是相关学科教育基础、具备从业经验的人才还是下游产线的发展程度都不及海外，因此国产厂商相对落后于海外龙头，但近年随着下游产线持续壮大以及加速导入国产供应商，以及国产厂商本身在技术、专利、经验等多方面不断突破，也逐渐有拓荆科技、北方华创、盛美上海等优质厂商在部分领域取得进展、部分实现国产替代。
国内CVD设备厂商对比
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2、拓荆科技
拓荆科技主要产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备三个产品系列，已广泛应用于国内晶圆厂 14nm 及以上制程集成电路制造产线，并已展开 10nm 及以下制程产品验证测试。2018-2021年9月拓荆科技PECVD产量分别为9台、22台、50台和49台，销量分别为4台、19台、31台和23台，对应营收分别为0.517亿元、2.477亿元、4.182亿元和3.228亿元，测算每台PECAD价格约在1300万以上，主要客户为中芯国际、华虹集团、长江存储、重庆万国半导体科技有限公司。
2018-2021年9月拓荆科技CVD设备营收
资料来源：拓荆科技招股书，华经产业研究院
五、薄膜沉积设备整体国产化现状
从目前薄膜沉积设备招标情况来看整体国产化进程，2020年我国三大晶圆厂薄膜沉积设备总采购量分别为107和206台，整体需求出现较大幅度增长，但整体国产企业供给仅分别为20台和35台，分别占比18.7%和17%。表明目前薄膜沉积领域整体国产化水平仍较低，且在需求大幅度增长时，企业供给无法维持。
2020-2021年中国三大晶圆厂薄膜沉积国产化进程
注：中芯国际（绍兴）、长江存储、华虹宏力（包括华虹半导体、上海华力）
资料来源：采招网，华经产业研究院整理
从主要晶圆厂薄膜沉积设备中标情况而言，2021年拓荆科技和北方华创分别中标13台和9台，盛吉盛也有2台。目前国内薄膜沉积设备企业整体企业入局持续增加，带动我国薄膜沉积设备国产化进程加速，加之下游需求有望受益汽车电子和物联网产业快速增长，国产薄膜沉积设备规模有望快速扩张。
2021年中国三大晶圆厂薄膜沉积设备中标分布
资料来源：采招网，华经产业研究院整理
六、CVD发展趋势
国内也有其他厂商在IC制造用薄膜沉积设备有一定布局和突破，但整体上在CVD和ALD设备领域实现规模量产的厂商寥寥无几。具体来看，国内同行北方华创在PVD设备优势明显，AP/LPCVD设备也有一定竞争力，ThermalALD也有较好突破；而中微公司和盛美上海则也在积极布局CVD和ALD领域，具体细分领域突破程度不一。
