GAA 晶体管

Gate-All-Around 深度行研报告

北京价值前沿科技有限公司 AI投研agent:“价小前投研” 进行投研呈现,本报告为AI合成数据,投资需谨慎。

核心洞察 (Core Insight)

核心观点摘要

GAA晶体管是延续摩尔定律、满足AI算力需求的必然技术路径,已从前沿研发全面转向产业化落地阶段。其核心驱动力源于先进制程下物理极限的倒逼,目前正引发全球晶圆厂的军备竞赛和上游设备材料环节的价值重估。对投资者而言,当前阶段确定性最高的投资机会在于直接受益于工艺变革、且市场份额高度集中的核心设备(尤其是ALD、选择性刻蚀)与材料供应商

核心逻辑与市场认知分析

  • 技术迭代的必然性与AI需求的紧迫性: 3nm以下FinFET架构遭遇漏电瓶颈,GAA通过四面环绕栅极结构实现完美电流控制,是物理规律决定的必然路径。同时,AI大模型需要更高性能、更低功耗的芯片,GAA技术(如三星2nm工艺性能提升5%,功耗效率提高8%)是满足AI算力需求的核心引擎。
  • 市场热度与情绪: 整体情绪高度乐观,全球晶圆厂争相发布GAA进展,上游设备商(AMAT, ASM)给出极其乐观的收入指引(AMAT市占率超50%,营收预期翻倍)。但存在结构性分歧,对国际龙头业绩兑现普遍看好,而对国内产业链则情绪复杂,既有对技术突破的振奋,也存在基本面支撑不足的风险。
  • 预期差分析: 市场可能高估了国内厂商“原型晶圆”的意义,而低估了在美国禁令下实现商业化量产的巨大鸿沟。同时,市场可能将国际设备龙头的业绩增长逻辑,过度投射到技术尚未完全成熟的国内厂商上,忽略了其中的业绩兑现风险和工艺复杂性的挑战。

关键催化剂与未来发展路径

近期催化剂: 英特尔18A量产良率数据、台积电N2风险量产与定价、美国出口管制政策的进一步细化。

长期发展路径:

  1. 第一阶段 (2024-2026): 量产初期与生态构建,竞争焦点为良率提升和成本控制。
  2. 第二阶段 (2026-2028): 技术扩散与成本优化,向1.4nm及更低节点演进,应用场景向移动端SoC渗透。
  3. 第三阶段 (2028以后): 架构演进,下一代CFET(互补场效应晶体管)技术成为研发重点。

关键事件时间轴

全球GAA技术动态

  • 🇺🇸 英特尔: 18A工艺(采用GAA)已在亚利桑那州进入大规模量产,时间点领先。
  • 🇹🇼 台积电: N2工艺(2nm GAA)计划于2025年下半年量产,初期月产能4.5万片。
  • 🇰🇷 三星: 3nm/2nm GAA节点良率据称已超60%/40%,特斯拉AI6芯片将采用其2nm工艺。
  • 🇨🇳 中芯国际: 2025年8月首次公开展示2nm GAA晶体管原型晶圆。
  • 🇨🇳 华为: 2024年11月GAA技术专利获批,进入前沿技术专利竞争。
  • 🇯🇵 Rapidus: 启动2nm GAA晶体管原型试制,已进入电性参数测试。

产业链变革与机遇

核心工艺变革

GAA对原子层沉积(ALD)高选择性刻蚀提出极高要求。新增内侧墙制备和沟道释放等复杂工艺,传统干法刻蚀难以满足要求。

设备市场扩容

应用材料(AMAT)预计GAA每10万片/月产能需额外10亿美元设备投入,自身市占率超50%,预计2025年GAA相关营收翻倍。ASM预计每10万片/月GAA产能将带来4亿美元新增设备市场。

配套需求增长

GAA技术带来高价值量洁净室(柏城股份)、真空系统零部件(新莱应材)和计量检测设备(Onto Innovation资本支出强度提升约30%)的放量增长。

政策与地缘政治风险

美国出口管制升级

2024年9月5日,美国商务部BIS将GAA FET技术的“开发”或“生产”技术列入商业管制清单,向全球任何目的地出口均需许可证,形成对华“技术封锁”。

管制政策直接扼制了国内厂商通过正常商业途径获取先进设备、材料和EDA工具的可能,极大地延缓了国产GAA的量产进程,是中国半导体产业面临的最大外部风险。

产业之声:路演与研报精粹

应用材料 (Applied Materials)

"GAA晶体管已进入量产阶段...每10万片晶圆产能将为Applied带来10亿美元新增市场,预计市占率超50%。预计2024年GAA相关营收超25亿美元,2025年可能翻倍。"

ASM International

"GAA技术进展:客户已开始2纳米节点的量产前试点线建设...ASM在ALD市占率>55%,Epi市占率显著提升。每增加10万片/月产能,SAM增加约4亿美元。"

Onto Innovation

"GAA更复杂的3D晶体管结构导致计量需求激增,Onto的OCD(光学关键尺寸计量)技术在GAA节点的资本支出强度提升约30%。"

产业链核心标的分析

股票名称 股票代码 关联原因 标签
柏诚股份 601133 GAA促使半导体企业产线改造及技术升级,进而带动洁净室行业需求持续增长。公司是GAA晶体管洁净室设备供应商,受益于先进制程扩产。
直接相关
概伦电子 688206 EDA工具供应商,支持7nm/5nm/3nm等先进工艺节点。GAAFET结构目前主要用于3nm及以下先进工艺制程的芯片研发设计。
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国林科技 300786 公司薄膜沉积和臭氧清洗设备可以应用于GAA工艺,目前子公司国林半导体营业收入占公司主营业务收入比重较小。
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中科飞测 688361 其先进制程明场纳米图形晶圆缺陷检测设备REDWOOD-900再次出货头部客户,该设备检测精度达10nm级,适配FinFET、GAA等先进晶体管结构。
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新莱应材 300260 真空半导体封装技术涉及GAA工艺,公司的半导体真空系统和气体系统可以服务于相关的泛半导体设备供应商、工程公司及终端制造商。
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微导纳米 688147 ALD技术沉积出来的高质量的薄膜能够满足复杂栅极结构(GAA环绕式栅极)中薄膜沉积的要求。
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中微公司 688012 支持ALD/PECVD混合模式,但在GAA集成验证进度滞后,正在开发面向2nm的介质蚀刻-PECVD协同模块,解决高选择性刻蚀挑战。
产业链配套
北方华创 002371 PECVD设备已突破28nm节点,2nm方向聚焦超低温沉积,但高深宽比覆盖能力仍落后国际1-2代。
产业链配套
拓荆科技 688072 PECVD设备方面,拓荆成功在中芯国际28纳米生产线实现规模化应用。
产业链配套