东京电子预计，2027年全球晶圆制造与晶圆级封装设备市场将超过1900亿美元，其中AI数据中心相关支出占比将超过一半。
GPU和HBM扩产仅是设备需求的起点。随着先进逻辑芯片转向环绕栅极（GAA）晶体管和背面供电技术，DRAM与NAND闪存持续向三维结构演进，芯片制造后的逻辑、存储与散热结构集成需求日益增长。每增加一种新结构，晶圆需经历更多沉积、刻蚀、清洗、键合、减薄或测试工序，从而推动设备投入随工序复杂度同步增加。
1900亿美元市场的设备构成
东京电子在2026年7月的市场预测中指出，2026年全球晶圆制造设备市场规模预计超过1500亿美元，2027年将突破1900亿美元。其中，AI数据中心相关设备支出持续扩大，预计到2027年将占据总额的一半以上；同时，通用存储和CPU需求也在回升，表明市场增量并非完全依赖GPU与HBM。
图1｜TEL预计2027年WFE超过1900亿美元，AI数据中心相关设备支出占比将超过一半。
设备需求已从晶圆前道制造延伸至先进封装领域。计算芯片在缩小晶体管的同时将供电线路转移至晶圆背面；HBM通过堆叠更多DRAM提升容量；3DIC技术则将不同芯粒集成于同一系统。涂胶显影、沉积、刻蚀和清洗仍是前道核心工艺，而键合、解键合、激光减薄和探针测试等设备在后方制程中的重要性显著提升。
图2｜AI芯片同时推进晶体管缩小与异质集成，设备需求跨过前道和先进封装。
芯片结构演进推动工序增加
逻辑芯片从FinFET向GAA、背面供电及CFET架构演进，要求刻蚀进入更窄间隙，沉积填充新材料，并处理晶圆背面与边缘的清洗。DRAM在平面单元基础上探索垂直沟道和3D结构；NAND闪存突破400层后，深孔结构不断延伸，对沉积和刻蚀设备的覆盖能力提出更高要求。
以每月投片10万片的新厂为例，东京电子测算当前路线下的晶圆设备投入约为：DRAM 90亿美元、3D NAND 130亿美元、先进逻辑220亿美元。这些数据虽不代表同一产品的代际涨幅，但清晰表明：结构越复杂，工序数量和控制难度的增加将显著推高设备价值。
图3｜在每月投片10万片的新厂测算中，先进逻辑的WFE投入约220亿美元，高于3D NAND和DRAM。
深孔刻蚀技术的进步体现了这一趋势。东京电子推出的低温高深宽比刻蚀方案面向超过10微米的深孔加工，相比传统方案速度提高2.5倍，设备功耗降低43%，碳排放当量降低83%。低温环境有助于等离子体沿深孔向下加工并控制孔壁形状，在深度增加的同时兼顾速度、垂直度和能耗指标。
图4｜TEL的低温深孔刻蚀展示超过10微米的加工深度和2.5倍速度，同时降低设备功耗。
清洗后的干燥工艺同样影响良率。细长图形在离开液体时易受表面张力影响发生倒伏；超临界二氧化碳干燥技术通过在液气之间连续变化，减少干燥界面的拉扯力。对比显示，传统干燥样品出现倒伏，而超临界干燥后的结构保持直立。
图5｜超临界干燥减少液体退出时的表面张力，避免细长图形成片倒伏。
连接间距缩小，晶圆键合取代凸点
传统芯片间连接依赖焊球或铜柱，不仅占据面积且拉长信号路径。随着连接间距压缩至微米级，铜混合键合技术通过将两片晶圆或芯粒的铜面直接对准接合，为逻辑芯片、HBM和3DIC提供更短的数据交换路径。
图6｜连接间距持续缩小时，铜混合键合开始承接凸点难以覆盖的高密度连接。
东京电子估算，2025年至2030年，涵盖键合、解键合、切片和减薄设备的前道与先进封装键合工艺设备市场将以约24%的年复合增长率增长，2030年规模将达到3000亿日元。
图7｜TEL估算键合工艺设备市场2025至2030年复合增长约24%，2030年达到3000亿日元。
键合密度提高后，对准误差和晶圆翘曲成为影响良率的关键因素。路线图显示，逻辑晶圆的允许形变将从4纳米逐步收紧至2纳米；而在NAND多片晶圆接合过程中，需应对超过500微米的翘曲。设备需先检测整片晶圆形变，再动态调整夹持、压力和接合路径。
图8｜下一代键合同时收紧对准误差并面对更大翘曲，多层键合继续增加控制难度。
键合完成后需进行背面硅减薄。东京电子采用的极端激光剥离（XLO）技术可将器件层与硅衬底分离。对比数据显示，该方案工序数量可降至传统研磨方案的70%以下，去离子水用量减少约90%，配合晶圆复用时碳排放降低一半以上。
图9｜TEL的XLO方案减少永久键合后的研磨与湿法步骤，并降低去离子水和碳排放。
设备交付后的产能保障与维护
复杂设备入驻晶圆厂后，持续的换件、校准和升级至关重要。截至2026年3月，东京电子全球装机量超过10万台，每年新增约4000至6000台。部件维修、预测性维护和旧机改造已成为保障设备产能的重要组成部分，减少停机时间是将昂贵工序转化为实际产出的关键。
图10｜截至2026年3月，TEL装机超过10万台，每年还增加约4000至6000台。
设备厂商也在努力缩短交付和启动时间。东京电子通过生产改进将启动时间从3000小时降至1500小时，并将“最多减少75%”列为阶段目标，最终旨在实现一键启动。
图11｜TEL用3000小时降至1500小时说明生产改进，并继续以最多减少75%为阶段目标。
结语：设备增量源于工序层层叠加
1900亿美元的市场预测背后，对应着三大观察维度：晶体管结构是否继续增加沉积、刻蚀和清洗步骤；HBM与3DIC是否将混合键合推广至更多量产线；设备厂能否按时交付并维持高效运行。随着AI芯片向三维方向发展，竞争焦点将落在每一道工序能否做得更深、更准、更快，并在量产线上保持高良率。
