国产薄膜沉积设备崛起:28nm 产线验证背后揭秘半导体设备中国力量

在半导体产业链自主可控的浪潮中,薄膜沉积设备的国产替代是关键一战。2023 年中国半导体设备市场规模达 349 亿美元,占全球 32.8%,但薄膜沉积设备的国产率仅约 20%。不过,最新数据显示,国产设备已在 28nm 及以上制程实现突破,部分技术指标接近国际水平,一场从 “跟跑” 到 “并跑” 的突围战正在上演。

国家大基金二期、“十四五” 规划等政策持续向半导体设备倾斜,2023 年国产薄膜沉积设备领域融资事件超 20 起,融资金额超百亿元。在政策红利与市场需求的双重作用下,国产厂商加速技术攻坚。以某国产 PECVD 设备厂商为例,其设备在中芯国际 28nm 产线的良率已稳定在 95% 以上,薄膜均匀性误差 < 2.5%,接近应用材料同类产品的 2% 水平。

早期国产设备多聚焦单一工艺(如氮化硅沉积),而如今已向全流程工艺整合迈进。某国产厂商推出的 “薄膜沉积 - 刻蚀 - 检测” 一体化设备,通过原位监测与工艺联动,将薄膜厚度误差从 ±3% 降至 ±1.2%,显著提升了芯片制造的效率与良率。在先进封装领域,国产设备已实现 28nm 扇出型封装(Fan-Out)的全覆盖,成本较进口设备低 30%,吸引了长电科技、通富微电等头部封测厂的采购订单。

在竞争激烈的主流市场之外,国产设备厂商在细分领域实现差异化突围:

· 第三代半导体:国产 MOCVD 设备在碳化硅外延领域市占率已达 35%,某厂商的设备可制备缺陷密度 < 0.5 个 /cm² 的高质量 SiC 薄膜,较进口设备成本低 40%;

· 先进封装:国产 ALD 设备在 TSV 铜互连中实现原子层精度的阻挡层沉积,通过中芯长电验证,良率较传统工艺提升 6%;

· 面板与光伏:国产溅射镀膜设备在柔性显示面板(如 OLED)与 TOPCon 光伏电池领域市占率超 50%,技术指标与日本 ULVAC 相当。

薄膜沉积设备的核心零部件(如真空泵、射频电源、气体流量控制器)曾长期依赖进口,但国产替代已取得进展。2023 年国产分子泵的真空度指标达到 1×10^-9 Pa,满足高端设备需求;某国产射频电源厂商的产品通过 28nm 产线验证,功率稳定性误差 < 1%。这些突破使国产设备的供应链风险大幅降低,交货周期从进口设备的 18 个月缩短至 12 个月以内。

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尽管成绩显著,国产设备在 5nm 以下制程仍面临技术壁垒,尤其是原子层沉积(ALD)、极紫外(EUV)相关薄膜工艺尚未突破。但行业共识认为,随着国产厂商在研发投入(平均研发费率超 25%)与人才储备上的持续加码,2025 年有望实现 14nm 制程设备的全面验证,2030 年前在全球薄膜沉积市场占据 30% 以上份额。

厦门毅睿科技-芯壹方 微波等离子体辅助原子层沉积系统(MPALD)

通过自主研发攻克了“卡脖子”难题不仅,降低了对进口设备的依赖,更通过自主可控的技术体系为半导体产业链安全提供保障。

结语:半导体设备的国产替代不是 “短跑冲刺”,而是一场需要耐心与韧性的 “马拉松”。从 28nm 产线验证到细分市场突破,国产薄膜沉积设备正用技术实力改写行业格局。当 “中国设备” 成为全球晶圆厂的常规选项,中国半导体产业的自主可控之路将更加坚实。

#第三代半导体#先进封装#面板与光伏#国产替代#5nm 以下制程


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