发现报告 - 不同制程的万片逻辑、存储、功率晶圆产能对应的刻蚀、沉积设备需求台数是多少

深度思考

整合不同晶圆万片产能的刻蚀沉积设备需求内容时，将分三大模块呈现，最后补充相关影响变量参考，同时保留角标、不添加额外信息。

我已完成逻辑晶圆部分的内容梳理，明确了不同制程逻辑晶圆产线的万片月产能对应刻蚀、沉积设备的基准需求数值，覆盖成熟到先进制程的各阶段参数，还标注了相关参考依据。

我将梳理存储晶圆的相关参考，目前暂无明确的直接对应数值，仅能推导出量化范围：3D NAND产线的刻蚀设备占比、配置数量均随堆叠层数提升近乎线性增长，薄膜沉积设备的需求与资本开支占比也同步走高。

针对不同制程的DRAM，先进节点的结构复杂度更高，会推高单位晶圆的设备投资金额，DRAM架构升级也会同步提升刻蚀、沉积设备的需求。国内存储厂商的资本开支数据可作为参考，初步估算万片月产能对应的刻蚀设备资本开支，若需精准数值还需结合厂商工艺路线、设备选型做进一步拆解。

关于功率半导体晶圆，暂未查到其不同制程下万片月产能对应刻蚀、沉积设备需求的明确测算数据，可参考逻辑芯片的对应参考值，制程越先进，薄膜沉积工序越多，对应沉积设备需求量也越高。

刻蚀设备需求随制程迭代明显增长，90nm与16nm制程的对应需求已明确，功率半导体专属配置需结合行业专项调研数据测算。

目前暂未查询到设备稼动率等变量对相关设备需求台数的明确修正系数，不过已梳理出三类影响相关设备配置需求的核心维度：工艺演进会抬升单位晶圆对应的设备投资强度，不同工艺路线下该强度有明显差异；良率折损会倒逼工厂配置更多设备以达成目标有效产出；先进制程的特殊工艺要求也会直接推高设备配置需求。我将整理内容，确保流畅合规。

不同制程、不同品类的晶圆制造产线，万片月产能对应的刻蚀、沉积设备需求随工艺复杂度提升呈现明显增长趋势，目前可结合公开行业资料整理出各品类的基准参考数值与推导规律。
首先是逻辑晶圆的明确基准需求，覆盖从成熟制程到7nm及以下先进制程的全区间。刻蚀设备维度，180nm 8寸成熟产线万片月产能对应刻蚀设备11台【14】，90nm 12寸成熟产线万片月产能对应刻蚀设备25台【14】，通用12寸成熟制程线的行业统计均值约2528.31台/万片月产能【7】【9】；进入先进制程区间后，16/14nm 12寸先进产线万片月产能对应刻蚀设备60台，参考台积电南京16nm产线月产能2万片配置119台刻蚀设备，折算后约为59.5台/万片月产能，和该数值基本吻合【2】【14】，通用12寸先进制程线的行业统计均值约59.5562.8台/万片月产能，约为成熟12寸线的2.4倍【7】【9】。沉积设备维度，180nm 8寸产线万片月产能对应CVD设备9.9台、PVD设备4.8台，合计沉积设备约14.7台【1】；90nm 12寸产线万片月产能对应CVD设备42台、PVD设备24台，合计沉积设备约66台【1】；16/14nm 12寸先进产线万片月产能对应CVD设备31台、PVD设备25台，合计沉积设备约56台【14】。7nm及以下更先进制程没有直接给出万片月产能的设备台数，但参考工艺规律，从90nm到3nm制程，薄膜沉积工序从40道增长到100道以上，设备需求量会随制程微缩进一步提升【1】【8】。
针对存储晶圆，目前公开参考资料中没有直接给出不同类型存储晶圆万片月产能对应的刻蚀、沉积设备具体台数的明确数值，但可以结合现有公开行业数据推导得到相关量化参考范围。对于不同堆叠层数的3D NAND，以15万片/月产能的3D NAND产线为基准，堆叠层数从32层提升至128层时，刻蚀设备在所有制造设备中的占比从34.90%升至48.40%，对应折算到万片月产能维度，刻蚀设备的配置数量随堆叠层数近乎线性增长【17】【19】；同时3D NAND每新增一层堆叠，就需要至少新增2次薄膜沉积、2次刻蚀工序，对薄膜沉积的均匀性、刻蚀的高深宽比能力要求同步提升，设备需求随层数增加同步走高【26】，薄膜沉积设备占FLASH芯片产线资本开支的比例，也已经从2D NAND时代的18%增长到3D NAND时代的26%，随堆叠层数提升需求持续上升【21】。对于不同制程的DRAM，先进节点DRAM的结构复杂度相比成熟节点大幅提升，单颗芯片的刻蚀与薄膜沉积工序明显增加，直接推高单位晶圆的设备投资金额；行业测算显示，从1b纳米节点转向3D DRAM架构时，每晶圆可服务市场规模会提升至原先的1.7倍，对应万片月产能对应的刻蚀、沉积设备需求也会同步大幅提升【20】【25】。另外从国内存储厂商的资本开支侧也可得到间接参考：以国内两大存储厂商的规划数据推算，2021年合计8.5亿美元的总资本开支中，刻蚀机台相关资本开支为2.1亿美元，对应当年合计13.5万片/月的存储总产能，可间接估算出万片月产能对应的刻蚀设备资本开支约为1556万美元，结合不同设备的单台价值量可进一步对应到大致台数区间【27】，如果需要精准的单台数数值，还需要结合具体厂商的工艺路线、设备选型方案做进一步拆解测算。
针对硅基IGBT、SiC、GaN这类功率半导体晶圆，现有公开资料暂未直接给出不同制程等级下万片月产能对应的刻蚀、沉积设备需求的明确测算数据，可参考同维度的成熟/先进逻辑芯片的对应参考值：沉积设备方面，180nm 8英寸成熟制程产线每万片月产能需要CVD设备9.9台、PVD设备4.8台，90nm 12英寸制程产线每万片月产能需要CVD设备42台、PVD设备24台【1】，整体规律为制程越先进，薄膜沉积工序量会大幅提升，90nm CMOS工艺仅需约40道薄膜沉积工序，到3nm FinFET工艺产线工序数就超过100道，对应的沉积设备需求量会随制程迭代明显增长【1】。刻蚀设备方面，90nm制程12英寸产线万片月产能对应的刻蚀设备需求量约为48台，16nm先进制程12英寸产线月产能2万片对应刻蚀设备需求为119台，折算下来万片月产能对应刻蚀设备约60台，明显高于90nm制程的需求水平【2】。如果要获取功率半导体专属的精准万片产能设备配置数，还需要结合功率器件特有的制造工艺（比如SiC的硬刻蚀、GaN的特殊沉积要求）对应的行业专项调研数据进一步测算。
当前公开资料暂未查询到设备稼动率、工艺特殊要求、良率水平等变量对刻蚀、沉积设备实际需求台数的明确修正系数，但可提供相关维度的参考信息：工艺演进会直接抬升单位晶圆对应的刻蚀+沉积设备投资强度，不同工艺路线下，单位晶圆的沉积与刻蚀相关投资相对整体晶圆制造设备（WFE）的投资强度有明显提升，其中3D NAND约为1.8倍、DRAM约为1.7倍、先进逻辑/Foundry可达约2.0倍【39】；良率水平会直接影响有效产出对应的设备需求规模，比如大陆晶圆厂受缺少EUV设备限制，采用DUV四重曝光时，100mm²尺寸芯片的良率仅约81%，400mm²芯片良率仅约35%，800mm²芯片良率仅约6%，良率折损会倒逼工厂需要配置更多刻蚀、沉积设备来达成目标有效产出【46】；先进制程的特殊工艺要求会大幅提升两类设备的需求，多重模板技术需要高频次重复薄膜沉积与干法刻蚀的闭环循环，先进制程节点下两类工艺的次数会显著增长，也会直接推高对应设备的配置需求【35】。