2026年06月15日

行业及产业

SK海力士以钼代钨，设备链如何传导？

机械设备

强于大市

一年内行业指数与沪深300指数对比走势：


资料来源：聚源数据，爱建证券研究所

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证券分析师

王凯

半导体设备行业点评

S0820524120002

021-32229888-25522

wangkai526@ajzq.com

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The Elec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、 $ \mathrm{WF}_{6} $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： $ \textcircled{1} $单位晶圆能够产出多少有效bit， $ \textcircled{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bit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 $ \rightarrow $ CMP及清洗 $ \rightarrow $ 刻蚀 $ \rightarrow $ 量检测”路径传导，工艺难点由沉积向后处理环节延伸。

设备视用的受益节奏：铝导入本质是一次宝流程工艺重构，设备链受益有望沿沉积及前躯体输送→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 $ \mathrm{WF}_{6} $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 $ \mathrm{WF}_{6} $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。

投资建议：NAND工艺迭代核心从单纯堆叠层数转向材料一设备一工艺协同创新，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 $ \times $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（WL Pitch,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（MH Pitch，XY方向缩放），这样同样面积下能放更多存储单元。

图表1：3D NAND核心结构示意图


资料来源：Lam Research，Semi Engineering，爱建证券研究所

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（ $ \mathrm{W F}_{6} $ ）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。

图表2：钨（W）字线在3D NAND继续XYZ缩放时遇到瓶颈



资料来源：Kioxia，IEEE Takashi Fukushima et al.,2024 VLSI T6-1，爱建证券研究所


3D NAND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3：3D NAND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

长江存储

美光

三星

铠侠/闪迪

SK海力士

代际

-

Xtacking3.0/第4代

第9代(G9)

V9

V10

BiCS8

BiCS9

第9代

堆叠层数

232层

232层

276层

290层

4xx层

218层

332层

321层

存储密度

>20Gb/平方毫米

19.8Gb/平方毫米

21.0Gb/平方毫米

17Gb/平方毫米

28Gb/平方毫米

22.9Gb/平方毫米

-

20Gb/平方毫米

存储架构

TLC(三层单元)

QLC(四层单元)

TLC(三层单元)

TLC(三层单元)

TLC(三层单元)

QLC(四层单元)

-

TLC(三层单元)

单颗核心容量

1Tb

1Tb

1Tb

1Tb

1Tb

2Tb

-

1Tb

I/O速度

-

-

最高3600MT/s

最高3200MT/s

最高5600MT/s

最高3600MT/s

最高4800MT/s

-

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3D NAND，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。

图表4：相较W，钼材料兼具低电阻率与无氟前驱体优势



资料来源：Kioxia，IEEE Takashi Fukushima et al.,2024 VLSI T6-1，爱建证券研究所

图表5：钼基字线相较钨字线漏电失效率降至原有 1%量级


资料来源：Kioxia,IEEE Takashi Fukushima et al.,2024 VLSI T6-1，爱建证券研究所


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 $ \rightarrow $ CMP及后清洗 $ \rightarrow $ 刻蚀 $ \rightarrow $ 清洗 $ \rightarrow $ 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The Elec，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 $ \mathrm{W F}_{6} $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。

图表6：围绕Mo材料导入的材料的全流程工艺重构




DEPOSITION


资料来源：Entegris，爱建证券研究所

Novel Mo precursors have unique temperature and vapor pressure delivery requirements.

CMP SLURRY

PAD DEVELOPMENT

Precursors affect film properties such as corrosion propensity and oxidation profiles. CMP slurry compositions and cleans must be developed for these new metals.

CMP pads must be developed for optimal Mo removal rate and to limit wafer defectivity in combination with the slurry.


POST-CMP CLEANING

Post-CMP cleaners and brushes must be tailored to the surface residue left by the CMP process, to avoid contamination.


ETCHING MATERIALS AND PROCESSES


Etchants must cleanly and consistently recess Mo, particularly in deeply layered 3DNAND applications.

CONTAMINATION CONTROL

Process gases, slurries, and other materials must be thoroughly filtered and purified to prevent unwanted interactions.


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）。

股票评级

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

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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