【IPO价值观】从拓荆科技看国产半导体薄膜沉积设备发展

众所周知，对于国内半导体产业发展而言，当前最为“短缺”的并非在于设计和封测领域，而是更上游的半导体设备和材料领域。

据笔者了解到，国内半导体设备自给率不到10%，而材料经过近几年的快速发展，自给率也不到20%。尤其是中兴和华为事件后，更是在很大程度上促进了国内半导体国产化的发展。

近来，国内半导体设备厂商拓荆科技股份有限公司（以下简称“拓荆科技”）在科创板提交了IPO招股书，该公司号称“国内唯一一家实现产业化应用的集成电路PECVD、SACVD设备厂商”，那么，其技术实力到底如何呢？

国内唯一PECVD/SACVD厂商：客户包括中芯国际/长江存储/长鑫存储

据了解，拓荆科技主要从事高端半导体专用设备的研发、生产、销售和技术服务。公司聚焦的半导体薄膜沉积设备与光刻机、刻蚀机共同构成芯片制造三大主设备。公司主要产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备三个产品系列，已广泛应用于国内晶圆厂14nm及以上制程集成电路制造产线，并已展开10nm及以下制程产品验证测试。

据拓荆科技介绍，公司是国内唯一一家实现产业化应用的集成电路PECVD、SACVD设备厂商，以前后两任董事长为核心的五名国家级海外高层次专家组建起一支国际化的技术团队，形成了三大类半导体薄膜设备产品系列，先后四次承担国家重大科技专项/课题，被中国半导体行业协会评为2016年度、2017年度、2019年度“中国半导体设备五强企业”。

该公司表示，自设立以来立足自主创新，通过对薄膜沉积设备核心技术的构建，产品在实现薄膜性能参数的同时，满足了综合生产成本相对较低的商业经济性指标。公司凭借长期技术研发和工艺积累，打破国际厂商对国内市场的垄断，与国际寡头直接竞争。目前公司在研产品已发往某国际领先晶圆厂参与其先进制程工艺研发。

据介绍，公司的产品已适配国内最先进的28/14nm逻辑芯片、19/17nm DRAM芯片和64/128层3D NAND FLASH晶圆制造产线。其中，PECVD设备已全面覆盖逻辑电路、DRAM存储、FLASH闪存集成电路制造各技术节点产线SiO2、SiN、SiON、BPSG、TEOS等多种通用介质材料薄膜沉积工序，并具备向更先进技术节点拓展的延伸性。基于现有PECVD产品平台，公司研发了LokⅠ、LokⅡ、ACHM、ADCⅠ等先进介质材料工艺，拓宽公司PECVD产品在晶圆制造产线薄膜沉积工序的应用。

客户方面，其产品已广泛用于中芯国际、华虹集团、长江存储、长鑫存储、厦门联芯、燕东微电子等国内主流晶圆厂产线。

如与中芯国际合作，2011年其首台12英寸PECVD出厂到中芯国际验证，于2013年通过产品线测试。2014年获得中芯国际首台量产机台PF-300T的设备订单。2017年6月，公司向上海华力微电子有限公司和ICRD各发出一台设备。2019年度向上海华力集成电路制造有限公司和华虹无锡各发出一台设备。2015年度，公司向长江存储子公司武汉新芯集成电路制造有限公司发出第一台设备。2016年，公司向长江存储发出第一台设备。

从各大业务构成来看，其中PEVCD设备为公司第一大业务，其次则是ALD设备和SAVCD设备业务，PEVCD业务营收从2018年的0.52亿元增长到2020年的4.18亿元，增长幅度达到了8倍多！

拓荆科技实力几何？大基金/中微等持有股份！

那么，拓荆科技的产品到底在芯片制造当中起到了多大的关键作用？拓荆科技的技术实力又到底如何？

据笔者了解到，芯片制造工艺包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗、退火、CMP、离子注入等数十道工艺。其中光刻、刻蚀和薄膜沉积是最核心的三种工艺，约占整个晶圆工程设备总投入的15%。

其中许多薄膜的特性与晶粒尺寸密切相关，膜硬度、电导率和膜应力演化等均与晶粒尺寸相关，工艺难度非常大，因此薄膜沉积是最核心的工艺之一。

薄膜工艺从实现原理包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、热氧化法等，甚至45nm制程以下还需要用到更先进的原子层沉积（ALD）设备。沉积对象包括各类阻挡层、介质层、各种金属薄膜等。

其中PECVD设备常用来沉积二氧化硅、氮化硅等其他氧化物在内的介质层薄膜，这是芯片制造中最关键的几个步奏。金属互联层的埋线前需要先在介质层上挖深槽做深孔，为后续工艺打下基础，因此薄膜质量有着至关重要的意义。

而ALD则广泛用于45nm以下其他薄膜材料沉积，比如阻挡层沉积、High-k材料沉积、导电膜沉积等。ALD在自对准图形技术中起到关键作用，能比当前的光刻技术形成更小的图形，在这种技术中，薄间隔物被沉积在预先定义的特征上。这层间隔膜必须高度保形并且非常均匀，因为它将限定最终图形的关键尺寸。

因此ALD可以制造出与内部形状高度吻合的薄膜层，而且器件图形顶部、侧面和底部沉积的膜厚度都是相同的。这种极好的保形性是形成高纵横比和3D结构的关键，特别是在内存、NAND闪存这种内部结构比较复杂的工艺上，因此ALD设备有着更加广泛的应用。

据业界人士向笔者表示：“拓荆科技所生产的设备均属于芯片制造过程中最核心薄膜沉积的所需关键设备，工艺节点覆盖8英寸0.25μm至12英寸45nm以下高阶制程，是亟须突破解决的‘卡脖子’关键核心设备。拓荆各类薄膜沉积设备的成功研发，不仅体现了国产装备的技术创新，也体现了国产装备的创新速度，代表了国产装备在薄膜沉积领域的最强实力，广受客户好评。也代表着中国薄膜沉积设备最强水平，在国产薄膜沉积设备领域一枝独秀。”

上述人士还强调：“在ALD领域，拓荆是国内能挑战LAM的ALD设备的唯一公司，而LAM目前的ALD设备则占据超过一半的市场份额。”

而拓荆科技本次募投项目主要是高端半导体设备扩产项目、先进半导体设备的技术研发与改进项目、ALD设备研发与产业化项目和补充流动资金。

高端半导体设备扩产项目将在公司现有的半导体薄膜设备研发和生产基地基础上进行二期洁净厂房建设、配套设施及生产自动化管理系统建设。二期洁净厂房建设主要为千级洁净厂房，设计规模为2,600平方米左右。

先进半导体设备的技术研发与改进项目研发内容主要包括面向28nm-10nm制程PECVD设备的多种工艺型号开发、面向10nm以下制程PECVD设备的平台架构研发及UVCure系统设备研发。

基于公司已研发的面向28nm-10nm制程的PECVD设备平台架构，开展主要包括LokⅡ、ADCⅠ、HTACHM、高应力SiN及α-Si等不同薄膜材料的新工艺型号开发，形成先进工艺技术能力和量产能力。

基于公司PECVD设备技术积累，开展应用于10nm以下技术节点的PECVD设备平台架构研发，先行完成SiO2、SiN等薄膜材料的工艺型号开发。

基于公司对薄膜沉积设备及多种薄膜材料工艺研发积累，开展沉积后辅助以紫外线处理的UVCure系统设备研发。通过在集成电路生产厂商进行生产线验证，实现产品的产业化，进一步提升产品技术水平和拓展产品应用领域，推动公司业务规模的持续增长。

ALD设备研发与产业化项目拟在上海临港新片区购置整体厂房，进行装修改造，购置研发设备及生产设备，建设新的研发及生产环境，项目实施主体为公司全资子公司拓荆上海。项目建成后，将作为发行人ALD产品研发及产业化基地。项目拟通过开展系列技术研发，基于公司现有ALD设备技术基础，开发面向28nm-10nm制程的ALD设备平台架构，发展多种工艺机型，同步开发不同腔室数量的机台型号，满足逻辑芯片、存储芯片制造不同的工艺需求，并进行规模化量产。

值得注意的是，拓荆科技前三大股东分别为国家集成电路产业投资基金股份有限公司（26.48%）、国投（上海）科技成果转化创业投资基金企业（有限合伙）（18.23%）、中微半导体设备（上海）股份有限公司（11.2%）。此外立霸股份通过嘉兴君励投资合伙企业（有限合伙）持有7.4%的股份，立霸股份间接持股4.7%左右。

关于未来的发展战略，拓荆科技表示，公司自设立以来，以“建立世界领先的薄膜设备公司”为使命，专注于半导体薄膜沉积设备的研发、生产和销售领域，通过多年科研攻关和市场验证，在PECVD、ALD和SACVD设备领域推出了多款量产设备，为下游集成电路制造及泛半导体领域内的客户提供了优质的产品。

公司未来将继续致力于高端半导体设备的研发生产，扩大现有设备市场占有率，提高公司设备的技术先进性，丰富公司设备种类，拓展技术应用领域，开发台湾市场。（Jack）

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