AND:半导体系列之抛光材料CMP

来源：每日财报

作者：刘雨辰

目前抛光材料细分市场国产化率不足15％，国产替代需求强烈　

《每日财报》近期持续推出了半导体系列专题文章，本篇文章继续聚焦另一大半导体材料——CMP抛光材料，CMP材料在半导体制造材料中占比7％。

分地区来看，目前大陆半导体材料市场规模在全球的占比为16％，仅次于中国和韩国，为全球第三大半导体材料区域。随着半导体市场不断放量以及工艺制程不断复杂，全球CMP抛光材料市场也不断增长。

化学机械抛光技术是晶圆制造的必须流程之一，对高精度、高性能晶圆的制造至关重要。晶圆制造主要包括7大流程，分别是扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、化学机械抛光、金属化。与传统的纯机械或纯化学的抛光方法不同，CMP工艺是通过表面化学作用和机械研磨的技术结合来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除，从而达到晶圆表面的高度平坦化效应，使下一步的光刻工艺得以进行。

半导体芯片产业链Q4持续涨价:10月4日消息，半导体产业链第4季持续涨价，晶圆双雄台积电、联电涨幅10%起跳，最高达20%；晶片方面，电源管理IC、驱动IC需求仍处于高档，部分品项也传出正与客户协商再涨价，以电源管理IC恐一路缺货到明年下半年最夯，股王硅力-KY、本土IC设计二哥联咏等业者后市持续看俏。（鞭牛士）[2021/10/4 17:23:06]

抛光材料的组成

CMP工艺过程中所采用的设备及消耗品包括：抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。其中CMP材料主要包括抛光液、抛光垫、调节器、CMP清洗以及其他等耗材，而抛光液和抛光垫占CMP材料细分市场的80％以上，是CMP工艺的核心材料，所以我们本篇文章主要聚焦这两个细分材料市场。

欧科云链研究院：国内矿机芯片厂商的成功 对我国半导体产业发展有重要意义:近日，欧科云链研究院发布的最新研报指出，国内矿机芯片厂商用了不到十年的时间就在全球取得领先地位，是国内工程师人口红利，在动态逻辑、全定制方法学等技术设计上领先的结果。相比国内近三十年来耗费巨资扶持但仍显孱弱的半导体产业，矿机芯片领域的成功更显得难能可贵。该研报同时指出，目前主流市场尚未认识到矿机芯片对我国半导体行业的价值和意义，其主要贡献至少在以下三个方面：对国内半导体产业人才的培育，在AI边缘运算和延续摩尔定律等前沿领域的技术积累，为国内半导体产业链上的诸多厂商提供重要收入来源。[2020/7/3]

抛光液是CMP技术中的决定性要素之一，其性能直接影响被加工工件表面的质量以及抛光加工的效率。抛光液对抛光过程所产生的影响体现在物理作用与化学作用两个方面。在物理作用方面，抛光液中的磨料对工件表面材料进行机械去除，抛光液对抛光区域进行润滑以减小摩擦，并且能够吸收加工过程所产生的热量，使加工区域恒温。另外，流畅的抛光液流动能够有效带走抛光过程所产生的材料碎屑，防止划伤工件表面；在化学作用方面，常使用能够对被抛光材料进行微量化学反应的化学物质作为抛光液组分，对抛光工件表层材料进行软化和腐蚀，从而辅助机械材料去除过程。通常根据被加工材料以及所选用的抛光垫材质对抛光液成分进行配置。

动态 | 中微公司：正研究基于区块链构建泛半导体行业工业互联网平台:中微公司(688012.SH)在互动平台回复投资者表示，正在研究的项目是基于区块链技术构建泛半导体生态型工业互联网平台，旨在帮助产业链上下游公司提升协同效率。企业用户可在平台上进行可信数据交换及流程协同、关键零部件质量控制与溯源、供应商资源认证与评估等。目前，该平台研发和运营主要由其子公司中微汇链科技（上海）有限公司承担。[2019/12/25]

常用的抛光液一般分为二氧化硅抛光液、钨抛光液、铝抛光液和铜抛光液。其中铜抛光液主要应用于130nm及以下技术节点逻辑芯片的制造工艺，而钨抛光液则大量应用于存储芯片制造工艺，在逻辑芯片中用量较少。以铜抛光液为例，其主要由腐蚀剂、成膜剂和纳米磨料组成。腐蚀剂用来腐蚀溶解铜表面，成膜剂用于形成铜表面的钝化膜，钝化膜的形成可以保护腐蚀剂的进一步腐蚀，并可有效地降低金属表面硬度。除此之外，抛光液中经常被添加入一些化学试剂用以调节其pH值，从而为抛光过程的化学反应提供一定的酸碱性环境，确保化学反应能顺利、高效地进行。

分析 | 中金公司：关注比特币价格上涨对半导体需求的拉动:中金公司发文指出，5月12日，比特币价格时隔8个月重返7000美元。历史上，比特币价格波动较大，2017年12月，币价达到近20000美元的高点；2018年12月，币价低至3100美元，低于典型矿机蚂蚁S9当时的关机币价3900美元。币价的波动直接影响着加密货币相关的半导体产业链的发展。我们认为，若币价持续上涨，将对全球半导体需求有明显拉动作用。[2019/5/14]

集成电路工艺的进化带来了对抛光液的各种新需求，以逻辑芯片为例，14纳米以下的逻辑芯片工艺要求的关键CMP工艺将达到20步以上，使用的抛光液数量将从90纳米时的五六种增加到二十种以上，7纳米及以下逻辑芯片工艺中CMP抛光步骤甚至可能达到30步，使用的抛光液种类接近三十种。而存储芯片由2DNAND向3DNAND的技术变革，也会使CMP抛光步骤数近乎翻倍，由此也造成市场规模在不断扩大。

在化学机械抛光过程中，抛光垫具有储存和运输抛光液、去除加工残余物质、维持抛光环境等功能。目前的抛光垫一般都是高分子材料，如合成革拋光垫、聚氨醋抛光垫、金丝绒抛光垫等，其表面一般含有大小不一的孔状结构，有利于抛光浆料的存储与流动。

多家证券机构：高速运算特别是比特币挖矿带旺半导体:多家证券机构发布报告称，半导体产业景气将由第1季淡季逐渐步出谷底，当中又以高效能运算（HPC）发展最强劲，可望成为带动半导体产业成长关键。包括富邦证券、统一投顾、玉山投顾及宏远投顾近期发布半导体产业前景报告，乐观展望2018年表现，当中又以富邦证券、统一投顾最乐观，认为半导体业已逐渐摆脱第1季营运谷底，第2季起动能转强，其中推升产业成长最大推进力来自高效能运算应用，尤以AI人工智能及虚拟货币挖矿潮，带动的半导体需求最强劲。[2018/4/8]

抛光垫的性能受其材料特性、表面组织、表面沟槽形状及工作温度等因素的影响。在这些影响因素中，抛光垫的表面沟槽形状及寸是抛光垫性能的关键参数之一，它直接影响到抛光区域内抛光液的分布和运动，并且影响抛光区域的温度分布。抛光垫也是一种耗材，必须适时进行更换，长时间不更换的抛光垫，被抛光去除的材料残余物易存留在其中会对工件表面造成划痕，同时抛光后的抛光垫如果不及时清洗，风干后粘结在抛光垫内的固体会对下一次抛光质量产生影响。

抛光材料的世界格局

还是延续上文的思路，重点介绍抛光液和抛光垫的市场格局。从抛光材料诞生以来，全球化学机械抛光液市场就主要被美国和日本企业所垄断，具体包括美国的Cabot、Versum、Dow和日本的Hitachi、Fujimi。其中，Cabot全球抛光液市场占有率最高，但是市场份额却在不断下滑，从2000年的约80％下降至2018年约36％，并没有形成强者恒强的格局，表明全球抛光液市场正朝向多元化发展，地区本土化自给率不断提升。国内企业中的安集科技成功打破国外厂商的垄断，率先实现进口替代，使中国在该领域拥有了自主供应能力，但占比仅有2％，还没有形成全球竞争实力。

目前全球生产芯片抛光垫的企业主要是陶氏，其垄断了集成电路芯片领域所需要抛光垫的近80％的市场份额。此外，Cabot、ThomasWest、FOJIBO、JSR等也可生产部分芯片用抛光垫。

本土企业中在抛光液和抛光垫领域各关注一家公司——安集科技和鼎龙股份。其中安集科技的产品包括不同系列的化学机械抛光液和光刻胶去除剂，主要应用于集成电路制造和先进封装领域，而化学机械抛光液是公司的核心业务，营收占比80％左右。目前公司在130-14nm技术节点实现规模化销售，10-7nm技术节点产品正在研发中，打破了国外厂商对集成电路领域化学机械抛光液的垄断，实现了进口替代，在半导体材料行业取得了一定的市场份额和品牌知名度，是国内CMP抛光液领域毋庸置疑的龙头，积累了众多优质客户资源，包括中芯国际、台积电、长江存储等。从未来的发展空间来看，全球CMP抛光材料市场约22亿美元，而安集科技2019年这一细分领域的收入规模仅2.36亿元人民币，这和中国第三大半导体材料市场的规模显然不匹配，未来国产替代仍有非常大的成长空间。

湖北鼎龙控股股份有限公司创立于2000年，以电荷调剂、聚合碳粉等产品起家，逐步做强做大。公司2013年立项CMP抛光垫，并被纳入了“02”专项，负责中芯国际子课题20-14nm技术节点CMP抛光片产品的研发任务。从2019年开始公司CMP抛光垫产品快速放量，业务拐点曙光初现，2019全年，公司的CMP垫营收约1233万元。2020年CMP抛光垫产品已经导入国内领先下游存储芯片、功率芯片以及逻辑芯片等重要晶圆制造商，其中公司的28nm以上8英寸抛光垫获得国内存储大厂商量产订单。一季报显示，公司Q1的抛光垫营收为809万元，已完成去年全年的65％。根据全球CMP材料领先企业Cabot市场预估，预计未来全球CMP市场复制增长率约6％。随着未来国内晶圆厂大幅投产，测算预计未来5年中国CMP垫市场规模增速可超10％，至2023年可达约4.40亿美金。

公开资料显示，中国纯晶圆代工市场规模增速全球最高，高达到41％，市场规模增长至106.9亿美元，已经成为全球第二大晶圆代工市场。2018-2019年，中国新建晶圆厂数量达到高峰，2020年新建晶圆厂累计将达到20座。全球晶圆产能向转移趋势明显，带动中国市场对上游半导体材料的需求。相对国内市场晶圆制造材料的巨大需求，国产半导体材料供给缺口巨大，国产化率只有20％左右，抛光材料细分市场国产化率更是不足15％，国产替代需求强烈，后期逐步导入国内产业链的公司将有望迎来业绩的爆发，感兴趣的朋友可以持续追踪。

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