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半导体“贴膜”革命:方兴未艾的ALD设备国产替代

发布日期:2025-10-02 01:03 浏览次数:

  【摘要】作为芯片制造的关键“贴膜”工艺,ALD技术迎来爆发期,预计2025年中国市场规模将达到14.13亿美元。

  目前,市场仍由ASM、TEL等国际巨头主导,但以研微半导体和微导纳米为代表的国产厂商逐步实现了技术突破。

  研微半导体的5nm金属ALD设备填补国内空白,微导纳米依托ALD核心技术实现了52.94%的收入增长。

  当然,也应该注意到,国产ALD设备的发展仍面临多重挑战。技术积累、盈利能力适配、全球贸易环境的不确定性都需要警惕。新兴技术路线带来变数是好事,ALD设备企业需要持续跟踪技术趋势,提前布局未来增长点。

  ALD原子层沉积(Atomic Layer Deposition)是一种纳米级薄膜沉积技术,通过交替通入气态前驱体,在基底表面以单原子层的形式逐层生长薄膜。

  一是能够实现100%的台阶覆盖率,完美覆盖高深宽比的复杂三维结构;二是薄膜一致性极佳,全片均匀性可控制在1%以内;三是该工艺可以在较低温度下进行,使其能够应用于对温度敏感的基材。

  凭借这些,ALD在先进制程新工艺如SADP、HKMG中得到推广,在14nm及以下制程逻辑芯片、17nm及以下DRAM芯片中有着广泛应用。可以说,晶圆制造产线制程越先进,对于ALD设备的需求就越多。

  然而,这项技术也有较为明显的缺陷。由于ALD适合制备很薄的高k金属氧化物层,因此对腔室的真空度要求较高,对反应气体源及比例的要求较高。

  由于ALD技术的沉积速率相对较慢,大大限制了其在工业上的推广应用。用ALD技术镀一层膜需要花20个小时,而用CVD(化学气相沉积)几小时就能完成。

  据相关机构测算,2025年中国大陆半导体ALD设备市场规模将达到14.13亿美元,2022-2025年复合增速高达21.13%。

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  截至目前,ALD设备市场仍被海外厂商垄断。日本东京电子TEL和荷兰先晶半导体ASM是ALD设备行业的双巨头,两者市场占有率合计超50%。

  从技术路线来看,ALD设备可分为单片式和批量式两大类别。前者主要应用于高端逻辑芯片领域,ASM以55%的市场占有率占据主导地位;后者则在内存芯片制造中更具优势。

  尽管ALD国产化率仍处于较低水平,但其良好的市场空间和丰富的应用场景备受关注,近些年来,以研微半导体、微导纳米为代表的企业已开始崭露头角。

  研微半导体自2022年10月成立至今,累计融资额近10亿元人民币,其投资方包括多家知名产业资本和地方国资。

  公司组建了由林兴博士领衔的国际研发团队,汇聚了十余位海外博士人才,专注于高端薄膜沉积设备的研发。

  目前,公司产品线包括原子层沉积(ALD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)及特色外延设备三大类。

  2024年11月,研微半导体成功交付国内首台300毫米金属原子层沉积设备,有效解决了5nm及以下制程中电阻率升高的难题。

  今年4月,公司实现单月“双交付”,其自主研发的Auratus设备同时交付国内领先的逻辑芯片制造商和先进封装客户,仅耗时18个月便全面覆盖逻辑、存储、先进封装三个赛道。

  研微半导体的成长过程中,无锡经开区的尚贤湖母基金发挥了关键引导作用,与此同时,春华资本、湖杉资本、中科创星等多家具备半导体产业资源的机构多轮追投,形成了国有资本与市场化基金协同发力的局面。

  尽管当下ALD国产化率低,研微半导体仍找到了破局点。公司High-K材料ALD设备采用双腔架构设计,在同等占地面积下实现产能翻倍,为用户降低30%至40%的综合使用成本。

  相比于其他国内玩家,研微半导体凭借在金属栅极、高深宽比沟槽填充等细分工艺的突破,正在错位竞争中建立比较优势。

  相关业内人士透露,公司单台ALD设备售价约为300万美元,较进口设备低25%至30%,同时保持50%以上的毛利率水平。

  2025年4月,研微半导体成功入选《2025中国新晋未来独角兽榜单》,该榜单以“估值超过10亿美元”为独角兽核心门槛,这也标志着公司进入全新的发展阶段。

  微导纳米是一家聚焦半导体和泛半导体高端微纳装备制造商,于2022年12月在科创板上市。

  公司以原子层沉积(ALD)技术为核心,构建了涵盖化学气相沉积(CVD)等技术的真空薄膜沉积产品体系,业务覆盖光伏与半导体两大核心赛道。

  截至2024年末,微导纳米的在手订单达67.72亿元,其中,光伏和半导体分别为51.88亿元和15.05亿元。

  在光伏领域,微导纳米ALD产品已连续多年在营收规模、订单总量和市场占有率方面位居国内同类企业第一。2024年,公司光伏设备业务实现收入22.90亿元,同比增长52.94%,成为业绩增长的主要驱动力。

  值得注意的是,公司ALD设备实现了诸多从0到1的突破,其产能、平均故障间隔时间、平均修复时间、均匀性等多个技术指标已达到国际同类设备水平,有较强的国产替代能力。

  然而,由于光伏行业产能扩张速度较快,短期内市场供需关系趋于宽松,产业链各环节的利润空间普遍受到挤压,这一市场环境对微导纳米的业绩增长带来压力。

  半导体设备业务正成为公司新的增长点,微导纳米2024年收入达3.27亿元,同比大幅增长168.44%,收入占比从2023年的7.27%提升至12.14%。

  今年8月3日,公司宣布拟通过可转债募资11.7亿元,其中6.43亿元将用于半导体薄膜沉积设备智能化工厂建设,2.27亿元投入研发实验室扩建,进一步强化在半导体设备领域的布局。

  长期来看,微导纳米的核心竞争力在于ALD技术的平台化能力以及光伏业务提供的现金流支撑。

  在未来,公司需要不断在研发投入与盈利能力间寻求平衡,否则,或拖累短期财务表现,或错失技术突破的关键窗口期。

  在全球ALD市场持续扩容的背景下,国产厂商正开启一场从“跟跑”到“并跑”的突围战。

  研微半导体凭借强大的团队力量,在5nm金属ALD设备等尖端领域实现突破;微导纳米凭借光伏业务的造血能力与半导体领域168%的增速,展现出“双轮驱动”的战略韧性。

  技术积累方面,ASM预计其2027年营收将达37-46亿欧元,2030年超过57亿欧元。与中国企业相比,国际巨头在规模和技术成熟度上仍有明显优势。

  盈利能力方面,公司需要在研发投入与盈利间找到平衡,过度投资难免拖累财务表现,投入不足则可能错失技术窗口。

  以及近年来全球贸易环境不确定性加大,美国关税和调查围堵频出,贸易壁垒可能影响中国设备企业的全球扩张。

  当然,新兴技术路线带来变数是好事,ALD设备企业需要持续跟踪技术趋势,提前布局未来增长点。当ALD设备成为先进制程的刚需,国产替代的故事才刚刚开始。

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