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证券分析师

王凯

S0820524120002

021-32229888-25522

wangkai526@ajzq.com

SK海力士以钼代钨，设备链如何传导？半导体设备行业点评

投资要点：

 事件：SK海力士375 层 NAND完成验证，钼（Mo）字线导入为关键变量。根据 TheElec报道，SK 海力士已完成 375 层3DNAND 生产验证，正推进技术向量产线转移，计划于 2026年底前实现量产。公司将通过改造清州 M15 现有 NAND 产线导入新产品（非新建产能）。关键变量在于钼材料首次导入字线结构。SK 海力士在 375 层产品中开始以钼部分替代传统钨（W）字线材料，以降低电阻、提升器件性能并适应 400层以上超高堆叠结构需求。

 钼渗透率在高层数 NAND中提升，本质是为延续 NAND单位 Bit 成本下降曲线。

1）300 层 NAND主要在结构上升级，聚焦超高深宽比通道孔刻蚀、多次 Stack堆叠、晶圆翘曲控制以及 Overlay 精度控制；375 层乃至 400 层以后，材料亟需升级，因钨字线会因为字线间距通道孔缩小面临 RC延迟快速恶化、WF₆ 残氟导致介质损伤、漏电失效率提升以及填充缺陷放大的问题。

2）选择钼字线的工艺理由：钨沉积需使用阻隔衬里层，钼不需要阻隔衬里层，可以直接沉积，从而减少成品包裹的厚度和尺寸。然而，钼的材料加工更为复杂，因为必须以气体形式输送，且前驱物在室温下为固体，需要加热器以确保流动稳定性。

3）高层数 NAND经济性取决于两个变量：①单位晶圆能够产出多少有效 bit，②这些 bit 能够以多高良率、多少成本被稳定制造。3D NAND 向 400 层演进，单位晶圆可产出存储 bi持续增加，但若工艺复杂度和缺陷率上升速度快于存储密度提升速度时，层数增加带来的容量收益将被良率损失和制造成本上升所抵消；钼凭借更低电阻率、无氟前驱体及无需阻隔层等优势，有望改善 RC 性能与器件可靠性，为字线和存储孔缩放提供工艺余量，从而延续高层数 NAND的成本下降曲线。

 设备视角的受益节奏：钼导入本质是一次全流程工艺重构，设备链受益有望沿“沉积及前驱体输送→CMP及清洗→刻蚀→量检测”路径传导，工艺难点由沉积向后处理环节延伸。其中，1)沉积：成熟的 WF₆ 钨工艺，Mo 沉积需重新建立高深宽比结构下的填充与缺陷控制工艺窗口，同时有望减少阻隔层使用，带动沉积设备及配套工艺升级；2）输送：Mo 前驱体通常采用低挥发性固态源，与传统 WF₆ 气态前驱体体系差异较大，需要新增气化装置、温控管路及精密供气系统，以保障前驱体稳定输送；3）CMP：Mo 材料的氧化及表面化学特性不同于传统金属体系，需重新开发CMP 研磨液和研磨垫，以满足平坦化、去除速率及缺陷控制要求；4）清洗：Mo 导入后残留物及氧化物体系发生变化，高深宽比结构下金属残留和污染控制难度提升，有望推动相关湿法清洗设备及配套化学品验证导入；5）刻蚀环节则需重新建立适配钼材料的工艺窗口，且 3D NAND 层数持续提升下，刻蚀选择性、侧壁形貌控制及层间均匀性要求进一步提高，有望带动相关刻蚀设备升级需求；6）量检测：Mo 量产还需新增膜厚均匀性、填充缺陷、金属残留及电学可靠性等监控项目，有望带动薄膜量测、缺陷检测及电性测试等设备需求增长。

1 投资建议：NAND工艺迭代核心从单纯堆叠层数转向材料—设备—工艺协同创新，新材料导入将持续催生沉积、刻蚀、清洗等关键设备迭代升级，Mo 字线导入将推动沉积、刻蚀、清洗等关键环节工艺升级，相关设备及零部件厂商有望受益。建议关注 1）【沉积设备】拓荆科技（688072.SH）；2）【刻蚀设备】中微公司（688012.SH）、北方华创（002371.SZ）；3）【清洗设备】盛美上海（688082.SH）、芯源微（688037.SH）;4）【量检测设备】精测电子（300567.SZ）、天准科技（688003.SH）以及 5）【设备零部件】先锋精科（688605.SH）。

 风险提示：高层数 NAND量产进度不及预期；Mo 材料导入不及预期；设备验证进展不及预期；存储行业景气度波动；技术路线变化风险。

1. 钼字线：400 层 NAND 时代突破钨瓶颈的材料方案

存储密度 = 层数 × 平面密度（XY 密度），高层数 NAND 降低单位 Bit 成本的核心在于同步提升层数与存储密度，因此存储厂商要降低单位 Bit 成本，需要做三件事：1）堆更多层，即 Z 方向增加层数；2）缩小两层字线之间的距离（WLPitch,Z 方向缩放），这样同样高度下可以塞进更多层；3）缩小存储孔（MHPitch，XY 方向缩放），这样同样面积下能放更多存储单元。

传统金属钨（W）制备字线方案在 400 层 NAND 时代中工艺短板持续放大。主要集中于：1）电阻与信号延迟压力抬升。字线和存储孔间距微缩，器件内部布线物理尺寸不断收窄，钨字线本体电阻走高，电路 RC 信号延迟恶化，直接拖累芯片读写运行速率；2）高深宽比填充良率下滑。400 层以上 NAND 存储孔深宽比大幅攀升，钨金属填充过程极易产生孔洞、间隙等内部填充缺陷，基础工艺成型稳定性下降；3）漏电与器件可靠性劣化。填充缺陷缝隙中会滞留六氟化钨（WF₆ ）制程前驱体解离后的氟残留原子，持续侵蚀周边介质层结构，诱发漏电故障，推高芯片失效率。

3DNAND 技术迭代进程中，材料工艺价值权重持续提升，进入超高层数制程阶段后，其技术影响力往往高于单纯的堆叠结构改良。当前行业最直观的扩容方式仍是抬升垂直堆叠层数，各大厂商迭代进度分化较明显：三星 V10 达到 4xx 层、铠侠 BiCS9 为332 层、SK 海力士 G9 为 321 层、美光 G9 为 276 层、长江存储已稳定量产 232 层产品。但单纯依赖堆叠层数拔高的发展路径已浮现显著物理瓶颈，材料体系与配套工艺的优劣，正成为划分各家产品存储密度、传输速率与器件可靠性差距的核心因素。

图表 3：3DNAND 迭代升级参数对比：堆叠层数、存储密度与单元架构演进一览

资料来源：Tom’s Hardware，爱建证券研究所

金属钼是现阶段替代钨材料的优选方案。1）钼的电阻率优于钨，能够有效降低电路 RC延迟；2）钼工艺所使用的前驱体原料（二氯二氧化钼）不含氟元素，从根源规避氟原子残留造成的介质腐蚀、漏电等问题。根据 2024 年 VLSI 会议 Fukushima 等人发布的无氟钼字线工艺研究，在 20 层完整垂直存储柱的实测验证下，钼基字线相较传统钨字线具备可靠性优势：全堆叠高度范围内漏电失效率压低至钨方案的 1%。而对于 400 层以上超高堆叠 3DNAND，层数越高、深宽比越大，钨工艺氟腐蚀漏电的缺陷会被持续放大，而钼无氟、低阻的双重特性，可有效保障高层数器件良率以及长期稳定性。

2. 设备链传导：沉积、前驱体、刻蚀清洗和整线切换

设备视角下，钼导入本质是一次全流程工艺重构，设备产业链受益有望沿“沉积及前驱体输送→CMP 及后清洗→刻蚀→清洗→量检测”的路径逐步传导，工艺难点将由沉积环节向后处理环节延伸。

钼字线导入首先受益于沉积环节，且主要为 NAND 厂商针对既有产线改造带来的钼沉积工艺切换。根据 The Elec ，SK 海力士计划在 M15 既有 NAND 产线导入 Mo 字线方案，在原有 W 工艺体系基础上完成材料体系升级。由于钼前驱体及成膜机理与钨存在显著差异，原有 W 沉积工艺难以直接沿用，需要重新开发 Mo 沉积工艺并对设备及供气系统进行适配改造。对于既有产线改造而言，成本效率与工艺兼容性优先于极限性能，根据 TheElec，SK 海力士评估 Lam 单片式沉积方案与 TEL 炉管式 Batch沉积方案后，最终选择 TEL，主因 TELBatch 方案可一次处理约 100 片晶圆，批量处理方式更符合存储厂商通过产线升级降低单位 Bit 成本的需求。

整体来看，Mo 导入本质上是新材料驱动的工艺平台升级，设备产业链受益有望沿着“沉积→输送→刻蚀→清洗→量检测”的路径逐步扩散。1）输送：Mo 前驱体通常采用低挥发性固态源，与传统 WF₆ 气态前驱体体系差异较大，需要新增气化装置、温控管路及精密供气系统，以保障前驱体稳定输送；2）CMP：Mo 材料的氧化及表面化学特性不同于传统金属体系，需重新开发 CMP 研磨液和研磨垫，以满足平坦化、去除速率及缺陷控制要求；3）清洗：Mo 导入后残留物及氧化物体系发生变化，高深宽比结构下金属残留和污染控制难度提升，有望推动相关湿法清洗设备及配套化学品验证导入；4）刻蚀环节则需重新建立适配钼材料的工艺窗口，且 3DNAND 层数持续提升下，刻蚀选择性、侧壁形貌控制及层间均匀性要求进一步提高，有望带动相关刻蚀设备升级需求；5）量检测环节，Mo 量产还需新增膜厚均匀性、填充缺陷、金属残留及电学可靠性等监控项目，有望带动薄膜量测、缺陷检测及电性测试等设备需求增长。

3. 风险提示

1）高层数 NAND 量产进度不及预期。375 层及以上 NAND 仍面临超高深宽比刻蚀、堆叠应力控制及良率爬坡等挑战，若量产导入进度放缓，Mo 字线渗透节奏可能低于预期；2）Mo 材料导入不及预期。当前 Mo 字线仍处于产业化初期阶段，若后续可靠性、成本或良率表现未达预期，不排除厂商继续优化 W工艺或采用其他替代方案；

3）设备验证进展不及预期。Mo 工艺涉及沉积、刻蚀、清洗及量检测等多个环节协同开发，若设备厂商验证周期延长或客户导入进度放缓，相关设备需求释放可能低于预期；4）存储行业景气度波动风险。NAND 资本开支及工艺升级节奏受终端需求、库存水平及产品价格影响较大，若行业景气度下行，可能影响先进工艺导入及设备投资节奏；5）技术路线变化风险。未来高层数 NAND 在字线材料、存储单元结构及堆叠方案等方面仍存在技术迭代可能，相关技术路线变化或影响产业链受益格局。

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评级说明

投资建议的评级标准

报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后6个月内的相对市场表现，也即：以报告发布日后的6个月内的公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中：A股市场：沪深300指数（000300.SH）；新三板市场：三板成指（899001.CSI）（针对协议转让标的）或三板做市指数（899002.CSI）（针对做市转让标的）；北交所市场：北证50指数（899050.BJ）；香港市场：恒生指数（HIS.HI）；美国市场：标普500指数（SPX.GI）或纳斯达克指数（IXIC.GI）。

买入 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅大于15%

增持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在5%～15%之间

持有 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-5%～5%之间

卖出 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅小于-5%

行业评级

强于大市 相对表现优于同期相关证券市场代表性指数

中性 相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平

弱于大市 相对表现弱于同期相关证券市场代表性指数

分析师声明

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