近年来，人工智能算法迅速发展，算力需求按每年11.5倍的倍率增长。然而芯片算力的提升仅能维持每年1.1~1.5倍的发展速度，与应用需求间存在数量级差距。目前，产业正在极力缩小差距：一方面，可以通过存算一体、CGRA等先进架构进行现有制程工艺节点下的算力优化；另一方面，我国正全力部署先进制程研发。先进节点的半导体制造离不开复杂精密的半导体制造设备，然而出口管制政策对于先进设备的禁运，倒逼我国自研设备进行国产替代。
据统计，年全球半导体设备市场规模高达亿美金，同比增长5.9%。其中，中国大陆地区为全球最大的设备市场，年市场规模已达到亿美元。放眼国内主制程设备、零部件以及量测设备公司，高鹄资本通过深入的产业链分析，提出创业公司核心壁垒与关键指标的判断标准，希望与行业内的投资人、企业家们共同交流、探讨。
一、主制程设备及零部件的国产化机会详解
IC工艺对应流程主要分为硅片制造、前道与后道芯片制造环节。其中，前道芯片制造是被卡脖子最严重的环节，设备种类最多、复杂度最高，其流程主要包含薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、氧化扩散、CMP以及金属化。
半导体集成电路制造前道工艺可以分为前半段器件形成工艺（包括在硅基板内做成三极管等元器件），后半段布线工艺（包括在硅基板上进行金属布线）。通过下图可以发现，镀膜、光刻、刻蚀、离子注入及热处理设备的技术壁垒高，在主制程中使用频次较高。
中国大陆地区已能实现28nm芯片量产以及14nm芯片小规模量产，但与台积电、三星等可以制备的3nm节点仍有较大差距。目前，半导体设备领域已开始补全中低制程，但由于前道设备的技术积累薄弱，镀膜机、光刻机、离子注入机等设备的国产化率仍较低。
接下来，高鹄团队将对各主制程设备及零部件的国产化机会进行系统性地拆解。
（一）镀膜设备：CVD需求成倍增长
在硅片上沉积薄膜有多种技术，按工艺主要分为化学工艺和物理工艺：化学工艺包括化学气相沉积（CVD）和电化学沉积（ECD）；物理工艺即物理气相沉积（PVD）。CVD是利用等离子体激励、加热等方法，使反应物质在一定温度和气态条件下，发生化学反应并沉积在衬底表面，进而制得薄膜的工艺。PVD是一种利用溅射或蒸发等物理方法，团簇在真空环境中的衬底上凝聚，形成涂层的过程。由于化学活性基团比物理团簇活性更高、钻孔性更强，CVD镀膜的保型性比PVD更好。
随着技术节点不断微缩，无法通过光刻一步完成细线条制备时，可使用侧墙转移法有效减小线宽，而侧墙转移法带来多次镀膜的需求。另外，随着器件结构由平面结构过渡到FinFET以及GAA立体结构，对镀膜的台阶覆盖度要求进一步提高。CVD相较于PVD，镀膜保型性更好，因此，CVD占镀膜设备80%的价值量。
如下图所示，不同种类的CVD满足了不同技术节点半导体工艺的技术需求。随着逻辑器件技术节点进入到5nm及以下，单片三维集成通过将不同功能模块重新分层排布后进行垂直堆叠，并使用垂直互连实现层间的数据交换，大幅缩短了互连长度、提高了互连密度、优化了互连结构，进而提升了系统的集成度、带宽和能效。但单片三维集成面临一个严峻挑战——上层器件的热预算受制于下层器件的退化行为。因此，能够满足衬底低温镀膜的热丝CVD或可成为单片三维集成的上层器件主流镀膜设备。
在传统CVD领域，我国设备大厂奋起直追。其中，北方华创：布局APCVD、LPCVD、PECVD、ALD；沈阳拓荆：布局PECVD、SACVD、ALD，产品已广泛应用于国内14nm及更宽节点的晶圆制造产线；中微公司：年针对MiniLED市场的MOCVD实现0-1放量；盛美：SiNLPCVD客户端进行量产认证，未来有望放量。
在未来5nm及以下节点器件中，大厂尚不具备热丝CVD的研发能力，具备热丝CVD自研能力的创业公司值得
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