实验室里，工程师反复调试着新到的沉积设备，窗外夜色已深，他心里清楚，手里这台设备的性能将直接影响下一代存储芯片能否顺利量产。
“数码强，则国强；数码弱，则国弱。”中微公司董事长尹志尧博士曾如此阐述半导体设备对国家数字化进程的重要性-1。随着存储芯片技术从2D平面结构转向3D堆叠架构，半导体设备领域正上演着一场没有硝烟的技术竞赛。
而在这场竞赛中，一种看似不起眼的设备——低压化学气相沉积设备正悄然成为决定胜负的关键棋子。
半导体行业流传着一句话：“芯片制造的难度，不亚于在指甲盖上建造一座城市”。当存储芯片从平面走向立体，当3D NAND的堆叠层数一路攀升至数百层，制造难度呈现指数级增长。
曾经，国内晶圆厂要获得先进的薄膜沉积设备，几乎只能依赖应用材料（AMAT）、泛林半导体（LAM）和东京电子（TEL）等国际巨头-2。这些公司的设备固然性能优越，但价格昂贵，交货周期长，且随时可能面临出口管制风险。
一位在长江存储工作的工程师私下坦言：“以前用进口设备，一个小小的配件坏了，等国外寄过来就得一两个月，产线只能干等着。”这种受制于人的感觉，成了中国半导体人心中的一根刺。
行业数据显示，到2023年，国内薄膜沉积设备的国产化率仍低于25%-7。尤其在先进制程领域，国产设备几乎是一片空白。这种情况不仅增加了晶圆厂的采购成本，更对国内半导体产业链的稳定构成了严重威胁。
2013年，三星率先开启3D NAND量产，存储芯片正式进入立体堆叠时代-6。与传统2D NAND相比，3D NAND通过在垂直方向堆叠存储单元来增加密度，这对薄膜沉积工艺提出了前所未有的挑战。
在3D NAND制造过程中，需要沉积多层薄膜结构。例如，ONO（氧化物-氮化物-氧化物）叠层的沉积就需要PECVD设备进行超高均匀度的制备-7。
而对于那些深宽比越来越大的沟槽和孔洞，传统沉积工艺已难以在复杂三维结构内实现均匀、保形的薄膜沉积。
这时，低压LPCVD设备的价值凸显出来。它通过在低压环境下进行化学反应沉积薄膜，能够实现更好的阶梯覆盖能力和填充性能。特别是在3D NAND中的接触孔以及金属钨线的填充应用中，LPCVD技术变得不可或缺-1。
面对这些技术挑战，中国企业没有坐以待毙。
2023年5月，中微公司推出了自主研发的12英寸低压化学气相沉积设备Preforma Uniflex™ CW，这是国产LPCVD设备的一个重要里程碑-1-4。
这款专为3D NAND制造优化的低压LPCVD设备，配备了完全自主知识产权的优化混气方案及加热台-1。与进口设备相比，它不仅性能上达到了国际水平，更重要的是，它解决了国内晶圆厂长期面临的供应链安全问题。
中微公司的研发团队展现出了惊人的效率。“自该款LPCVD设备研发立项以来，仅用不到半年时间，我们就完成了产品设计、生产样机开发和实验室评价。”公司集团副总裁陶珩透露-1。
设备的实际表现令人振奋。Preforma Uniflex™ CW可灵活配置多达五个双反应台反应腔（十个反应台），每个反应腔可以同时加工两片晶圆-1。这种设计在保证较低的生产成本和化学品消耗的同时，实现了更高的生产效率，为大规模量产奠定了基础。
市场对国产设备的认可度正在快速提升。截至2024年底，中微公司的刻蚀设备已进入全球超100条12英寸及8英寸芯片生产线-2。这种积累的客户信任，为其薄膜沉积设备的市场推广铺平了道路。
中微公司的突围不是孤例。整个国产半导体设备行业正在形成合力，共同攻克薄膜沉积这一技术高地。
开源证券的分析报告显示，3D NAND薄膜沉积设备的国产化率已经相对较高，但先进逻辑领域仍有较大国产替代空间-6。各厂商根据自身优势选择了不同的突破路径。
拓荆科技专注于PECVD介质、HDPCVD和SACVD领域；北方华创以PVD为基础，加速向CVD和ALD设备拓展；微导纳米则深耕更先进制程节点的ALD设备-6。这种分工协作的格局，使得国产设备厂商能够更有效地整合资源，避免重复投资。
值得注意的是，国产设备在满足基本性能需求的同时，也在差异化创新上下了功夫。例如，针对先进封装领域，有公司开发了独特低温（50~200°C）控制技术，在保证薄膜高质量沉积的同时，满足先进封装技术低热预算的需求-3。
国产设备厂商还积极探索设备的本土化服务模式。与国外厂商相比，他们能提供更快的响应时间、更灵活的定制化服务和更有竞争力的价格，这些优势在市场竞争中逐渐显现。
尽管国产低压LPCVD设备在3D NAND制造领域取得了显著进展，但前方的路仍然充满挑战。
技术迭代的速度令人咋舌。业内预测，3D NAND堆叠层数可能于2030年突破千层-7。每一层的增加，都对薄膜沉积的均匀性、精确度和一致性提出了更高要求。
同时，国际竞争对手并未停滞不前。应用材料、东京电子等巨头凭借数十年的技术积累，在原子级工艺控制、新材料开发等方面仍然保持着领先优势-2。特别是在3nm及以下先进逻辑芯片领域，应用材料的刻蚀设备市占率仍超过40%-2。
国内市场环境也在发生变化。随着美国BIS对《出口管理条例》的修订，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了新的管控-7。这虽然短期内可能给国内晶圆厂带来采购困难，但长期看也为国产设备创造了替代进口的窗口期。
国产设备厂商面临的最大挑战或许是人才的培养和保留。半导体设备行业需要跨学科的高端人才，而这类人才在全球范围内都极为紧缺。如何建立有效的人才培养和激励机制，将是决定企业能否持续创新的关键。
当工程师走出实验室时，天色已微微发亮。他手中的测试报告显示，这台国产低压LPCVD设备在3D NAND关键工艺上的表现，已经与国际主流设备处于同一水平。
国产半导体设备的故事正在从“能用”向“好用”转变。长江存储、长鑫存储等国内头部晶圆厂的生产线上，国产低压LPCVD设备正处理着复杂的3D NAND结构。
随着堆叠层数向千层迈进，薄膜沉积的每一个原子都承载着中国半导体产业的重量与期望。
网友“芯片工程师老王”提问：
我们厂正在考虑采购国产LPCVD设备，但担心稳定性和维护问题。国产设备现在到底可不可靠？售后怎么样？
老王你好！作为一名一线工程师，你的担忧非常实际。根据中微公司公布的信息，他们研发成功的9种核心薄膜沉积设备中，已有6款在先进逻辑和存储芯片产线上通过头部客户验证，并实现超过一年的大规模稳定量产-2。这意味着这些设备已经接受了最苛刻的生产环境考验。
特别是针对3D NAND制造优化的低压LPCVD设备，中微公司的Preforma Uniflex™ CW已经顺利导入客户端进行生产线核准-1。在售后方面，国内厂商通常能提供比国外厂商更快的响应速度。
一位行业分析师指出，截至2024年底，中微公司的刻蚀设备已进入全球超100条芯片生产线，覆盖逻辑芯片、存储芯片、功率半导体等多个领域-2。这种广泛的应用基础，意味着设备已经经过充分验证。
国产设备厂商也在努力构建完善的服务网络。与进口设备相比，国产设备的备件供应链更短，维修工程师更容易调配，这大大减少了设备宕机时间。国内晶圆厂对国产薄膜设备的采购优先级较2023年已提升约40%，这从侧面反映了市场对国产设备信任度的提升-2。
网友“投资观察者”提问：
我注意到中微公司薄膜设备业务增长很快，这是短期现象还是长期趋势？国产半导体设备行业的投资价值如何？
你的观察很敏锐！中微公司薄膜设备业务确实增长惊人——2025年前三季度LPCVD和ALD等薄膜设备收入达4.03亿元，同比增长约1332.69%-2。这不仅仅是短期现象，而是长期趋势的开始。
从市场需求看，随着3D NAND堆叠层数不断增加，器件结构日趋复杂，对薄膜沉积设备的需求将持续增长-3。特别是ALD技术，凭借其优异的三维覆盖能力和原子级膜厚控制精度，已成为制造3D NAND不可或缺的核心工艺-3。
从政策环境看，美国对高端半导体设备的出口管制，反而加速了国产替代进程。国内晶圆厂为避免供应链风险，正在提高国产设备的采购优先级。开源证券估计，假设到2030年国内薄膜沉积设备市场增长至708亿元，国产化率提升到65%，则对应国产厂商356亿元的营收增量空间-6。
从行业格局看，国内设备厂商已形成差异化竞争格局。中微公司重点布局高端导体LPCVD/Thermal ALD以及EPI设备；拓荆科技专注PECVD领域；微导纳米深耕先进制程ALD设备-6。这种分工有助于避免恶性竞争，提高整体产业效率。
网友“技术学生小张”提问：
我是一名微电子专业的学生，很好奇LPCVD和ALD在3D NAND制造中具体有什么区别和联系？为什么这两种技术都很重要？
小张同学，这个问题问得很好！LPCVD和ALD虽然都属于薄膜沉积技术，但在原理和应用上各有特点。
LPCVD在较低压力下进行化学反应沉积薄膜，具有沉积速率快、薄膜质量好、覆盖能力强的特点-1。它在3D NAND制造中常用于沉积阻挡层、多晶硅等较厚薄膜。中微公司的Preforma Uniflex™ CW就是一款12英寸低压化学气相沉积设备，能够满足3D NAND中接触孔以及金属钨线的填充应用需求-1。
ALD则是一种逐层沉积的技术，每次只沉积一个原子层，因此具有极高的厚度控制精度和优异的三维覆盖能力-3。在3D NAND制造中，ALD技术常用于沉积高介电常数材料、金属栅极等需要极高均匀性的薄膜。
两种技术在3D NAND制造中是互补关系。例如，在制造3D NAND的电荷陷阱层时，研究人员会使用LPCVD沉积阻挡氧化层，用PEALD沉积电荷陷阱层氮化硅，再用热氧化沉积隧穿氧化层-8。这种组合利用了两种技术的各自优势。
随着3D NAND堆叠层数增加，器件内部沟槽和孔的深宽比越来越大，对薄膜均匀性的要求也越来越高。这时ALD技术的优势就更加明显，但考虑到生产效率，通常会在需要极高精度的关键层使用ALD，而在其他层使用LPCVD或PECVD。
这两种技术的共同点是都面临着国产化的迫切需求。随着国产存储芯片向更高层数迭代，对国产ALD和CVD设备的需求将持续增长-3-5。这也为像你这样的微电子专业学生提供了广阔的就业前景和研究方向。
