原子層沉積（ALD）設備以及工藝技術正成為后摩爾時代不可或缺的關鍵一環。研究機構Yole在去年11月的一份報告中指出，ALD設備正打入所有超越摩爾定律應用領域，2020 年，專門用于超越摩爾（MtM）器件制造的 ALD 設備市場總價值為 3.45 億美元，CIS 在其中占主導地位（占比 47%）。Yole預測，未來幾年將以 12％的 CAGR 增長，至 2026 年可達 6.8 億美元的市場規模。

作為集成電路先進制程晶圓制造的關鍵設備——薄膜沉積設備的細分領域之一，ALD設備在28nm及以下節點制程邏輯芯片、DRAM、3D NAND以及新型存儲器、新型應用市場中的應用需求越來越大。ALD技術憑借獨特優勢，擁有精確的膜厚控制和優越的臺階覆蓋率，能夠較好地滿足器件尺寸不斷縮小以及結構 3D 立體化等技術演進中，工藝對于超薄薄膜沉積、薄膜沉積三維共形性、以及薄膜質量等方面的更高要求，成為了后摩爾時代最關鍵的薄膜工藝技術之一。

公開資料顯示，ALD技術于1974年由芬蘭人Tuomo Suntola博士發明，在國外已經形成產業化，比如英特爾公司研發的45/32納米芯片中的高介電薄膜；國內方面，我國引入ALD技術晚于國外三十年。2010年10月，在黎微明博士的牽頭組織下，芬蘭PICOSUN公司和復旦大學在國內主辦了第一屆中國ALD學術交流會。黎微明博士擁有近30年的原子層沉積（ALD）技術研發和產業化經驗，是最早從事ALD技術研究的華人之一，長期擔任國際ALD會議技術委員會成員，也是中國ALD會議發起人，在國際ALD技術領域享有很高聲譽。

“我們當時就希望把ALD技術推廣到國內產業界?！崩栉⒚鞑┦炕貞浧甬斈甑那樾稳噪y掩興奮。十年后，2020年12月，黎微明博士所在的公司——江蘇微導納米科技股份有限公司（下稱“微導納米”）的首套國產高電介質（high-k）原子層沉積設備發貨到國內晶圓廠，并通過28nm工藝測試和器件驗證。邏輯芯片制造采用high-k技術，尤其是針對具有三維特點的FINFET結構，需要使用具有低蒸汽壓的固態前驅體進行薄膜沉積，在保障精確材料性能的基礎上對工藝攜帶顆粒也有極高的要求，因此對設備和工藝提出了極大的技術挑戰，目前僅有ASM可為全球市場提供該類量產設備和技術。微導納米ALD設備和核心技術具有突出的技術先進性，總體性能和關鍵性能參數已達到國際同類設備水平，打破了國外半導體 ALD設備長期壟斷的局面。

今年3月3日，上交所官網顯示，微導納米科創板IPO已獲得受理，公司擬募資10億元，這也是虎年以來科創板首家受理企業。

“其實整個發展的歷程比我預期的時間要更長，也足以表明國家發展半導體設備的決心之大、難度之大?！崩栉⒚鞑┦空f，國內首屆ALD會議的十年后，微導納米首套用于300mm(12 英寸)晶圓的量產ALD設備終于發貨到國內的晶圓廠。據了解，微導納米是目前唯一獲得了high-k薄膜專用ALD設備批量訂單的國產設備供應商，而此前同類型設備及技術幾乎全部由國外的大型設備廠商來提供。

誕生于2015年的微導納米，成立伊始就將業務核心聚焦在ALD技術上，專注于先進薄膜沉積裝備的開發、設計、生產和服務。但對于當時的團隊來說，整個開發過程十分艱難，對于ALD設備的國產化，國內更處于0到1的起步階段。

“當時，整個半導體裝備的產業鏈在國內是不完善的?！崩栉⒚髦赋?，很多關鍵的材料以及零部件都要依靠進口，同時還面臨人才稀缺問題，本身ALD技術在國內的發展時間不長，這部分的人才短板尤為突出。所幸微導納米以黎微明博士為核心，聚集了一批在ALD領域耕耘多年的資深專業人才。公開資料顯示，目前公司擁有研發人員近200人，公司也是國內極少數能在短期內快速反饋并協助客戶解決產線上 ALD 技術問題的設備廠商之一。作為微導納米的副董事長兼CTO，黎微明過去7年來帶領團隊持續攻堅克難，憑著一種對技術孜孜以求的信念、一股“死磕”硬骨頭的毅力，在一路堅持著，致力于開發先進的半導體裝備和工藝技術，來支持全球的半導體產業。公司在2019年、2020年前后，終于迎來了國產化的難得機遇。

根據Gartner的數據，半導體薄膜沉積設備各個細分環節的市場占比上，目前 CVD 設備占比 56%，PVD 設備市占率 23%，其次是 ALD（11%） 及其他鍍膜設備。但隨著半導體制程的不斷推進，晶圓制造的復雜度和工序量大大提升。ALD 技術憑借優異的三維共形性、大面積成膜的均勻性和精確的膜厚控制等特點，技術優勢愈加體現，在半導體領域 28nm 及以下節點先進制程、存儲器件中的典型應用中將發揮不可替代的作用。未來，ALD設備在半導體薄膜沉積環節的市場占有率也有望持續提高。

與此同時，下游半導體行業的技術革新和產能擴張也進一步推高對ALD技術和設備的需求。ALD 技術在high-k 材料、金屬柵、電容電極、金屬互聯、TSV，以及淺溝道隔離等工藝中均存在大量應用，廣泛應用于邏輯芯片、存儲芯片、第三代化合物半導體等領域。

據了解，微導納米研制的high-k薄膜原子層沉積設備能夠滿足國內外先進半導體制造工藝的技術需求，解決了當前國內邏輯芯片制造28nm技術節點、高電介質（high-k）材料工藝和裝備技術國產化的問題，并具有向先進節點延伸的可能性，打破了長期的國外壟斷。黎微明博士透露，目前他們還在大力推進上游生態的國產化，爭取到今年年底該套設備實現90%-95%的國產化率。

集成電路尺寸及線寬的縮小、產品結構的立體化及生產工藝的復雜化等因素都對半導體設備行業提出了更高的要求和更多的需求。尺寸縮減趨勢重點推動光刻設備的進步，3D 結構化趨勢重點推動刻蝕、薄膜設備的進步。

Maximize Market Research 的統計顯示，全球半導體薄膜沉積設備市場規模從 2017 年的 125 億美元擴大至 2020 年的 172 億美元，年復合增長率為 11.2%。預計至 2025 年，市場規?？蛇_ 340 億美元。

黎微明博士指出，近兩年整個市場對芯片的需求越來越大，這是由于下游應用的多點爆發，包括5G通訊技術、智能電動汽車技術、人工智能以及AR/VR等應用市場的興起。同時他強調，隨著后摩爾時代的到來，應用端還要求器件越來越小，成本要越來越低，這些趨勢都將帶動對ALD技術的需求，并且這種增長會呈現指數級增長的態勢。

Yole的分析師認為，ALD 設備市場將迎來大幅增長有兩個主要原因。一方面，超越摩爾（MtM，More than Moore）器件在所有的應用趨勢中的地位日趨重要，例如基于化合物半導體的功率器件，特別是氮化鎵和碳化硅，以及包括 mini LED和微米級 LED 在內的光子器件。這些器件在汽車及消費電子領域的應用需求呈現急劇增長態勢，也進一步拉高ALD設備的銷售預期。Yole的數據顯示，其中用于功率器件生產的ALD設備的 CAGR 為12%，用于光子器件的設備 CAGR為 30%。Yole指出，所有 MtM 應用中使用的 CIS 器件、硅功率電子器件和先進封裝（主要是晶圓級封裝）的晶圓高產量進一步加強了這種增長。

另一方面，過去一兩年來，全球芯片缺貨的大背景下，全世界的晶圓廠都在擴產能，這同時也是部署新材料和工藝以改善設備性能的絕佳機會。Yole認為，持續上行的全球半導體市場為 MtM ALD 設備市場提供了樂觀的前景，但ALD 市場競爭也將日趨激烈，市場份額在未來幾年內可能會發生重大變化。

再看國內的半導體設備市場，盡管最近幾年發展速度有了明顯加快，在部分領域已有一定的進步，但整體國產設備特別在核心設備化上的國產化率仍然較低。整個半導體薄膜沉積設備行業仍基本由 Applied Materials、ASM、Lam Research、TEL 等國際巨頭壟斷。不過近年來隨著國家對半導體產業的持續投入，我國半導體制造體系和產業生態得以建立和逐步完善，一些本土設備廠商也在快速崛起。國內主要半導體薄膜沉積設備企業包括北方華創、中微公司、微導納米，以及拓荊科技等。統計數據顯示，半導體薄膜沉積設備的國產化率雖然由 2016 年的 5%提升至 2020 年的 8%，但總體占比，尤其是中高端產品的占比仍較低。

黎微明博士指出，針對材料和工藝以及設備技術的創新，是國內半導體設備產業接下去發展的關鍵。值得關注的是，2020年初微導納米專門設立了產業化應用中心，配備高級別的潔凈室與半導體級檢測設備，以滿足半導體領域對生產環境與檢測設備的要求。黎微明博士介紹，“產業化應用中心基于長期對半導體材料和工藝以及裝備方面的經驗積累，以及消化融合對半導體ALD應用當下最先進的技術需求的理解，是一個真正意義的‘創新中心’。通過產業化應用中心，我們在緊跟客戶和市場需求的同時，不斷研發一些創新的材料工藝和設備技術，對行業技術進行前瞻式探索?！崩栉⒚鞑┦糠謴娬{堅持將材料創新與工藝創新協同的重要意義，因為這會直接影響設備技術的發展方向。

他進一步解釋，國外在ALD技術引入器件方面已經深耕了三十多年，已經形成了一定的知識產權壁壘，對國內產業來說，材料和工藝技術上的創新是當務之急。這一點上包括晶圓廠及產業鏈上下游廠商都需要進一步加大對創新技術研發的投入，尤其是要加大嘗試新技術研發的力度，保障協同發展。

“現在可以說，ALD設備的國產化有了一個非常好的開端，包括微導納米在內的國產廠商都迎來了一個技術開發創新的好時機?！被仡檹?2年前的國內首屆ALD會議至今，當下ALD領域取得的“0到1”的國產化突破實屬不易，而“接下去更關鍵的‘1到N’的產業化之路才剛剛開始?！?/span>