芯片制程升級(jí)帶動(dòng)CMP拋光材料行業(yè)增長(zhǎng) 拋光墊和拋光液占主導(dǎo) 美日壟斷格局被打破

前言：

化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是目前唯一能兼顧晶圓表面全局和局部平坦化的技術(shù)。芯片制程升級(jí)帶動(dòng)CMP次數(shù)及材料用量上升，全球及我國(guó)CMP拋光材料市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。目前拋光墊和拋光液構(gòu)成CMP 工藝核心耗材，總占比超80%。長(zhǎng)期以來，全球CMP拋光材料主要市場(chǎng)被美國(guó)和日本企業(yè)所占據(jù)，但在國(guó)內(nèi)頭部廠商的努力之下，美日企業(yè)壟斷格局正在被打破。

一、CMP是使晶圓表面平坦化關(guān)鍵技術(shù)，芯片制程升級(jí)帶動(dòng)CMP次數(shù)及材料用量增加

觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)CMP拋光材料行業(yè)現(xiàn)狀深度分析與發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告（2025-2032年）》顯示，化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing, CMP)是集成電路制造過程中實(shí)現(xiàn)晶圓表面平坦化的關(guān)鍵技術(shù)。

與傳統(tǒng)的純機(jī)械或純化學(xué)的拋光方法不同，CMP 工藝是通過表面化學(xué)作用和機(jī)械研磨的技術(shù)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)晶元表面微米/納米級(jí)不同材料的去除，從而達(dá)到晶圓表面的高度（納米級(jí)）平坦化效應(yīng)，使下一步的光刻工藝得以進(jìn)行。CMP 技術(shù)結(jié)合了機(jī)械拋光和化學(xué)拋光，相對(duì)于其他平坦化技術(shù)而言有著極大的優(yōu)勢(shì)，它不但能夠?qū)杵砻孢M(jìn)行局部處理，同時(shí)也可以對(duì)整個(gè)硅片表面進(jìn)行平坦化處理, 是目前唯一 能兼顧表面全局和局部平坦化的技術(shù)。

CMP 主要用于淺槽隔離(STI)拋光、銅的研磨與拋光、高 k 金屬柵的拋光、FinFET 晶體管的虛擬柵 CMP、GST 的 CMP、埋入字線 DRAM 存儲(chǔ)器的柵 CMP、高遷移 率溝道材料未來的 CMP 等工藝。

芯片制程升級(jí)帶動(dòng) CMP 次數(shù)及材料用量上升。CMP 工藝步驟隨著芯片制程縮小而不斷增加，以邏輯芯片為例，14nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)的邏輯芯片CMP 平均步驟數(shù)為21次，而7nm 及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的邏輯芯片制造工藝所要求的 CMP 工藝步驟數(shù)甚至超過30次，為成熟制程 90nm 工藝的 2.5 倍。隨著 AI 驅(qū)動(dòng)先進(jìn)制程占比提升，芯片對(duì)于平坦化的要求提高，CMP 步驟增加，CMP 材料需求量增大。

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2022年全球CMP拋光材料市場(chǎng)規(guī)模約為35億美元，預(yù)計(jì)到2027年全球CMP拋光材料市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至44.6億美元,2022-2027年年復(fù)合增長(zhǎng)率為5%。

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在國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、晶圓廠的持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)以及國(guó)家政策的大力支持下，我國(guó)成為全球CMP拋光材料主要市場(chǎng)之一。2022年我國(guó)CMP拋光材料市場(chǎng)規(guī)模占據(jù)全球總市場(chǎng)規(guī)模的35%，預(yù)計(jì)2027年我國(guó)CMP拋光材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)17.8億美元，2022-2027年年復(fù)合增長(zhǎng)率為7.8%。

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二、CMP拋光材料以拋光墊和拋光液為主，兩者總占比超80%

CMP拋光材料包括CMP拋光墊、CMP 拋光液和 CMP 清洗劑等，其中拋光墊和拋光液構(gòu)成CMP 工藝核心耗材，占比分別為 49%和 33%。

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三、我國(guó)頭部廠商快速崛起，打破美日企業(yè)壟斷CMP拋光材料格局

長(zhǎng)期以來，全球CMP拋光材料主要市場(chǎng)被美國(guó)和日本企業(yè)所占據(jù)，但在國(guó)內(nèi)廠商的努力之下，美日企業(yè)壟斷格局正在被打破，CMP 拋光墊、CMP拋光液領(lǐng)域分別涌現(xiàn)出鼎龍股份、安集科技等優(yōu)秀企業(yè)，加速研發(fā)擴(kuò)產(chǎn)，使我國(guó)在該領(lǐng)域擁有了自主供應(yīng)能力。

具體細(xì)分來看，CMP拋光墊主要作用是存儲(chǔ)拋光液及輸送拋光液至拋光區(qū)域，使拋光持續(xù)均勻地進(jìn)行；傳遞材料，去除所需的機(jī)械載荷；將拋光過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物（氧化產(chǎn)物、拋光碎屑等）帶出拋光區(qū)域；形成一定厚度的拋光液層，提供拋光過程中化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械去除發(fā)生的場(chǎng)所。

從種類上看，CMP 拋光墊可分為聚氨酯類、無紡布類、絨毛結(jié)構(gòu)類。而從作用進(jìn)行分類，以聚氨酯材料為主的“白墊”起粗拋?zhàn)饔?，用于精拋的“黑墊”則主要是無紡布材質(zhì)，承擔(dān)拋光最后一道程序，修復(fù)前面拋光過程造成的缺陷或瑕疵。黑白墊技術(shù)重點(diǎn)不同，但均存在難度。

較高的技術(shù)要求，使得CMP 拋光墊市場(chǎng)高度集中，其中美國(guó)龍頭企業(yè)憑借長(zhǎng)期的技術(shù)積累和持續(xù)的創(chuàng)新投入，占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。根據(jù)數(shù)據(jù)，全球CMP 拋光墊前五大公司合計(jì)市場(chǎng)份額占比超過90%，前三大公司均為美國(guó)企業(yè)，其中陶氏化學(xué)市場(chǎng)份額達(dá)79%，Cabo、Thomas West市場(chǎng)份額達(dá)5%、4%。

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鼎龍股份在國(guó)內(nèi)拋光墊領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。鼎龍股份在CMP拋光墊領(lǐng)域布局較早，在 2012 年啟動(dòng) CMP 拋光墊研發(fā)項(xiàng)目，2016 年一期項(xiàng)目正式投產(chǎn)。鼎龍股份是國(guó)內(nèi)唯一掌握 CMP 拋光墊全流程核心研發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的CMP 拋光墊生產(chǎn)商，在產(chǎn)品品類、產(chǎn)能、供應(yīng)鏈管理與產(chǎn)品品質(zhì)等方面存在優(yōu)勢(shì)。2018 年，鼎龍股份CMP拋光墊營(yíng)收僅為 315 萬元，2024 年Q3，鼎龍股份 CMP 拋光墊業(yè)務(wù)營(yíng)收達(dá)到2.25億元，同比增長(zhǎng) 90%，環(huán)比增長(zhǎng) 38%，單季度營(yíng)收創(chuàng)歷史新高。

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CMP拋光液的作用是在化學(xué)機(jī)械拋光過程中與晶片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在其表面產(chǎn)生一層鈍化膜，然后由拋光液中的磨粒利用機(jī)械力將反應(yīng)產(chǎn)物去除，從而達(dá)到平整加工晶片表面的作用。

根據(jù)拋光對(duì)象不同，化學(xué)機(jī)械拋光液可分為銅及銅阻擋層拋光液、介電材料拋光液、鎢拋光液、基于氧化鈰磨料的拋光液、襯底拋光液和用于新材料新工藝的拋光液等產(chǎn)品。由于互連的金屬易磨損也易反應(yīng)，不同金屬離子的電化學(xué)行為也有所不同，為合理調(diào)整磨粒的拋光作用強(qiáng)度，將拋光速率控制在合適范疇內(nèi)，體系內(nèi)要額外添加多種助劑，配方成分復(fù)雜。此外，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不同被拋對(duì)象有著不同的拋光液配方需求。同時(shí)，研磨粒子的開發(fā)改性是拋光液生產(chǎn)企業(yè)的重心之一，研磨粒子開發(fā)難度較大，此前多被境外企業(yè)壟斷。

隨著我國(guó)成為全球最大的CMP 拋光液銷售市場(chǎng)，近年來，國(guó)內(nèi)廠商積極研發(fā)加速擴(kuò)產(chǎn)，逐漸在全球CMP拋光液競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。從國(guó)內(nèi)龍頭--安集科技布局及發(fā)展情況來看，安集科技公司銅及銅阻擋層拋光液產(chǎn)品在先進(jìn)制程持續(xù)上量，使用國(guó)產(chǎn)研磨顆粒的銅及銅阻擋層拋光液已量產(chǎn)銷售，多款氮化硅拋光液在客戶端的評(píng)估持續(xù)推進(jìn)，使用國(guó)產(chǎn)研磨顆粒的氧化物拋光液已量產(chǎn)銷售；研發(fā)進(jìn)度方面，安集科技多款鎢拋光液在存儲(chǔ)和邏輯芯片的先進(jìn)制程通過驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。安集科技使用自研自產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)氧化鈰磨料的拋光液產(chǎn)品首次應(yīng)用在氧化物拋光中，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)路徑的突破，并在客戶端量產(chǎn)銷售。安集科技研發(fā)的新型硅拋光液在客戶端順利上線，性能達(dá)到全球領(lǐng)先水平。目前安集科技不僅在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)保持領(lǐng)先，在國(guó)際市場(chǎng)中也占據(jù)一定地位，市場(chǎng)份額躋身全球TOP5。

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