刻蚀与薄膜沉积设备
一、一句话回答
光刻只是把图案「画」在光刻胶上，真正把图案做进芯片的是刻蚀和沉积：刻蚀（etch）沿着胶的开口，用等离子体或化学方法把多余材料精确去掉；薄膜沉积（deposition）则用 CVD（化学气相沉积）、PVD（物理溅射）、ALD（原子层沉积）在晶圆上一层层长出绝缘、导电或功能薄膜。先进制程里，多重曝光和 FinFET/GAA、3D NAND 等立体结构让刻蚀与沉积的步骤数和难度暴增，它们在晶圆厂设备投资中的合计价值量甚至超过光刻。这一市场由泛林半导体（Lam）、应用材料（AMAT）、东京电子（TEL）三家主导，而中国的中微、北方华创、拓荆等恰是国产半导体设备中进展最快的一批。
为什么这两类设备重要。芯片是在硅片上反复「长膜—画图案—刻掉—再长膜」叠几十层做出来的。光刻决定每一层的图案，但每一层的物理结构都要靠沉积造出来、靠刻蚀塑成形。结构越立体、层数越多，这两类设备的用量和单价越高。
二、关键技术：从平面到高纵深结构
| 设备 | 主流技术 | 先进难点 |
|---|---|---|
| 刻蚀 | 电容/电感耦合等离子体刻蚀（CCP/ICP） | 高深宽比、选择比、均匀性、原子级刻蚀 |
| CVD | PECVD、LPCVD、外延 | 多层堆叠的均匀性与应力控制 |
| PVD | 磁控溅射 | 阻挡/种子层、台阶覆盖 |
| ALD | 原子层逐层生长 | 极薄共形膜，先进逻辑/存储用量大增 |
两个趋势显著抬高壁垒。一是高深宽比刻蚀：3D NAND 已向数百层堆叠发展，要在极深又极窄的孔/槽里均匀刻蚀而不歪斜，被形容为「在深井底精修」。二是原子层工艺：GAA（全环绕栅极）和先进存储要求以原子级精度沉积和刻蚀（ALE/ALD），对均匀性、选择比和缺陷控制极苛刻。
三、竞争格局：三家主导，各有所长
| 公司 | 强项 |
|---|---|
| 泛林半导体 Lam | 刻蚀龙头，沉积亦强 |
| 应用材料 AMAT | 沉积（CVD/PVD/外延）、刻蚀、离子注入全谱系 |
| 东京电子 TEL | 刻蚀、涂胶显影、沉积 |
三家在刻蚀与沉积上合计占据全球绝大部分份额，细分到 CCP/ICP、ALD、外延等品类各有侧重；先断层（先进存储/逻辑的最新机台）壁垒尤高。
四、中国进展：设备国产化的领跑环节
- 刻蚀率先突破：中微在介质刻蚀（CCP）等领域已进入多家一线产线并向先进节点延伸；北方华创在硅刻蚀（ICP）、PVD、CVD、炉管等多品类平台化布局。
- 沉积加速追赶：拓荆在 PECVD/ALD、盛美在清洗与部分沉积、华海清科在 CMP（见CMP 材料）等环节陆续放量。
- 仍有短板：部分高端 ALD、外延、电晶体刻蚀和关键零部件（射频源、高端真空泵、喷淋头等）仍依赖进口，先进机台与国际龙头存在差距（见设备国产化）。
刻蚀/沉积之所以国产化最快，一是本土晶圆厂扩产提供了宝贵的产线验证窗口，二是刻蚀机在物理上不像 EUV 那样单点绝对垄断，路径更可分品类逐步突破。
节点速览：技术 / 玩家 / 成熟度 / 预期
数据截止 2026-09。标尺说明见 AI 产业链总览。
| 象限 | 要点 |
|---|---|
| 关键技术 | ① 等离子体刻蚀/高深宽比（TRL-4）② CVD/PVD 薄膜（TRL-4）③ ALD/原子层刻蚀（TRL-3~4） |
| 主要玩家 | 全球：Lam/AMAT/TEL；中国：中微、北方华创、拓荆、盛美 |
| 做到什么程度 | 三家主导高端；国产部分刻蚀/CVD 已批量进产线，高端 ALD/外延仍追赶 |
| 后续预期 | 6 个月：国产刻蚀/沉积订单延续高增（高）；18 个月：更多品类进入先进产线（中）；36 个月：关键零部件自主率提升（中） |
常见误区
- 以为光刻是唯一关键设备：刻蚀与沉积合计用量和价值量常超过光刻。
- 把刻蚀等同于简单「挖掉」：先进刻蚀是等离子体物理与化学的精密控制。
- 认为刻蚀突破代表所有设备突破：EUV、部分 ALD/外延和高端零部件仍是短板。
- 忽视立体结构的影响：3D NAND/GAA 才是刻蚀沉积步骤暴增的主因。
总结
刻蚀沿光刻胶把图案精确刻进材料、沉积用 CVD/PVD/ALD 一层层长出薄膜，二者是芯片前道用量与价值量最大的设备门类；高深宽比刻蚀和原子层工艺随 3D NAND、GAA 成为最高壁垒，市场由泛林、应材、东电三足鼎立，而中国厂商恰在刻蚀和部分沉积上国产化进展最快——它说明设备突围不必从最难的光刻机开始，分品类、靠产线验证滚动突破，是更现实的路径。