半导体逻辑器件的晶体管结构正经历从FinFET到GAA（全环绕栅极）的历史性升级，为ALD和外延设备带来全新的市场需求。东吴证券海外半导体设备巨头巡礼系列报告指出，2023年ASM主要客户完成2nm GAA技术节点大部分开发，2024年上半年正式启动试产。GAA相较FinFET，基于十万片晶圆产能将为ASM的ALD及硅外延业务增加4亿美元收入。GAA采用钼金属取代传统CVD钨和PVD铜以降低电阻，ALD可提升钼等新金属的粘附性和稳定性；GAA依赖于选择性沉积工艺（DoD和MoD），ALD在高纵横比结构中实现均匀沉积的特性成为关键技术。本报告从GAA技术变革、新增设备需求、国内机遇三个维度解析先进制程产业升级的投资机会。
GAA时代到来——FinFET之后的晶体管革命
在逻辑领域，GAA时代已经悄然到来。2023年ASM的主要客户完成了2nm GAA技术节点的大部分开发工作，ASM于2023年下半年收到了GAA试生产的第一批有效订单，并于2024年上半年正式启动。GAA技术采用钼金属取代传统的CVD钨和PVD铜以降低电阻，并提高芯片速度和整体性能，而ALD可以提升钼等新金属的粘附性和稳定性，使其在微缩工艺下仍然保持优异的性能。GAA技术依赖于选择性沉积工艺以增加准确性并减少成本，而ALD可以在高纵横比结构中实现均匀沉积的特性在其中至关重要。此外，硅外延也是GAA的一项关键技术，用于构建晶体管的核心——纳米级厚度硅片。从FinFET到GAA的转变意味着晶体管沟道从三面被栅极包围变为四面全包围，沟道控制能力更强、漏电更低、性能更高。
新增设备需求——ALD+外延4亿美元/十万片增量
GAA时代带来了ALD设备和硅外延设备的新增需求。据ASM测算，基于十万片晶圆的产能，GAA将为ASM的ALD及硅外延业务增加4亿美元收入。具体来看：GAA采用钼（Molybdenum）逐渐取代传统CVD钨和PVD铜，有助于降低电阻、提高芯片速度和整体性能。ASM的Emer产品能够在沉积薄且均匀的金属层时实现原子级精确控制，确保复杂GAA结构中互连层的高导电性和一致性。选择性沉积工艺方面，GAA主要依赖两种工艺：DoD（按需沉积，Deposition on Demand）专注于在需要的地方选择性沉积材料，避免材料沉积在不需要的区域，主要用于铜互连结构优化；MoD（按需材料工艺，Material on Demand）用于在特定区域按需沉积不同材料（如钨或钼），实现复杂互连结构。DoD分为4个步骤（表面准备→抑制层选择性ALD→选择性ALD沉积→抑制层移除），MoD分为5个步骤（原始材料引入→表面清洁→抑制层和表面准备→选择性ALD沉积→抑制层移除）。Pulsar XP ALD设备成为帮助3D晶体管结构实现从FinFET到GAA转换的引领者。
国内机遇——先进制程设备国产替代空间广阔
ASM在GAA技术节点中占据先发优势，凭借Pulsar（High-K）、Emer（Metal）、Synergis（Metal+金属氧化物）等全品类ALD产品覆盖GAA制造各环节。Pulsar采用固体源传输系统和交叉流反应器设计，可实现精确层流气流和ALD脉冲传输优化，获得卓越薄膜性能、均匀性和纯度。全球ALD设备市场2022年26亿美元，预计2027年达42-50亿美元（CAGR 10-14%），ASM市占率55%。国内ALD领域，微导纳米T-ALD用于逻辑芯片High-K栅氧层沉积已产业化应用，PE-ALD用于第三代化合物半导体钝化层和过渡层；拓荆科技PE-ALD用于SADP和STI工艺；北方华创PE-ALD/T-ALD均有布局。东吴证券认为，随着国内先进制程向更小节点演进，GAA相关ALD和外延设备需求将逐步释放，国内ALD设备商有望在成熟制程验证基础上向先进制程拓展，ALD国产替代空间广阔，看好专业化布局的微导纳米及拓荆科技、北方华创等国内ALD先行者。
GAA vs FinFET：ALD/EPI新增需求对比
| 维度 | FinFET | GAA | ALD/EPI增量需求 |
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| 晶体管结构 | 三面栅极包围 | 四面全包围 | 沟道控制更强 |
| 互连金属 | CVD钨/PVD铜 | 钼（Molybdenum） | ALD钼金属沉积 |
| 沉积工艺 | 传统CVD/PVD | 选择性ALD（DoD/MoD） | 精确沉积控制 |
| 外延需求 | 基础外延 | 纳米级厚度硅片 | 硅外延需求增加 |
| 新增设备市场 | — | 4亿美元/十万片 | ALD+硅外延 |
