2020年中国CMP抛光材料行业市场现状分析,CMP材料需求持续增长「图」

一、CMP抛光材料行业概况

伴随着摩尔定律的发展,集成电路的发展经历了从小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、甚大规模集成电路(VLSI)直至今天的超大规模集成电路(ULSI)、巨大规模集成电路(GSI)。化学机械抛光技术是集成电路制造中的关键技术之一,是唯一可实现全局平坦化的工艺技术。

CMP材料产业链与万华化学聚氨酯板块相关度高,抛光液主要原料包括研磨颗粒、各种添加剂和水,其中研磨颗粒主要为硅溶胶和气相二氧化硅。化学机械抛光液原料中添加剂的种类根据产品应用需求有所不同,如金属抛光液中有金属络合剂、腐蚀抑制剂等,非金属抛光液中有各种调节去除速率和选择比的添加剂。

CMP抛光材料产业链概况

CMP抛光材料产业链概况

资料来源:公开资料整理

CMP抛光液由研磨料、PH值调节剂、氧化剂、分散剂还有表面活性剂组成,介质复杂度很高。高品质抛光液的关键在于控制磨料的硬度、粒径、形状等因素,同时使得各成分达到合适的质量浓度,以达到最好的抛光效果。

抛光垫会在抛光的过程中会不断消耗,因而其使用寿命成为衡量抛光垫重要技术指标,越长的寿命越有利于晶圆厂维持稳定生产。此外,缺陷率对于抛光垫也同样重要,这一指标在纳米制程的晶圆生产中尤为重要。抛光垫的性质直接影响晶片的表面质量,是关系到平坦化效果的直接因素之一。

CMP抛光垫与抛光液简介

CMP抛光垫与抛光液简介

资料来源:华经产业研究院整理

二、中国CMP抛光材料行业市场现状分析

随着半导体工业飞速发展,电子器件的尺寸越来越小,所以对半导体原材料晶片表面的平整度要求也越来越高,达到纳米级别。对晶片表面处理的传统的平坦化技术有热流法、旋转玻璃法、回蚀法、选择淀积等,但这些都只能做到局部的平面化,不能达到全局平面化。2019年晶圆制造材料市场出货量为118.1亿平方英寸,同比下降7%。晶圆制造中,对CMP材料的需求占比约7%。

2016-2019年全球晶圆制造材料市场结构

2016-2019年全球晶圆制造材料市场结构

资料来源:公开资料整理

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。

CMP材料的构成(单位:%)

CMP材料的构成(单位:%)

资料来源:公开资料整理

2018年全球CMP材料市场规模约20.1亿美元,其中国内CMP材料市场规模大约3.9亿美元,2019年国内CMP材料市场规模达到4.5亿美元左右。半导体需求增加将拉动晶圆制造产量,将进一步扩大CMP材料市场的规模。

2018-2019年国内CMP材料市场规模

2018-2019年国内CMP材料市场规模

资料来源:公开资料整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2019-2025年中国CMP抛光材料市场运行态势及行业发展前景预测报告

三、CMP抛光材料行业竞争格局分析

全球CMP抛光液市场主要被卡博特(Cabot)、日立(Hitachi)、FUJIMI、慧瞻材料(Versum)等所垄断全球近65%的市场份额。全球抛光垫市场主要被陶氏(Dow)垄断,占全球79%的市场份额。

全球CMP抛光液市占率(单位:%)

全球CMP抛光液市占率(单位:%)

资料来源:公开资料整理

全球CMP抛光垫市占率(单位:%)

全球CMP抛光垫市占率(单位:%)

资料来源:公开资料整理

国内芯片生产过程中所用抛光液主要由卡博特(Cabot)、陶氏(Dow)、FUJIMI、惠盛材料(Versum)、富士胶片(Fujifilm)、日立(Hitachi)和安集科技等供应。国产化比例不到10%,对于抛光液国产化需求非常大。

国内抛光液供市场结构(单位:%)

国内抛光液供市场结构(单位:%)

资料来源:公开资料整理

安集微电子是国内唯一一家能提供12英寸IC抛光液的本土供应商,它在铜制程上有一定优势,2018年完成了多个具有世界先进水平的集成电路材料的研发及产业化应用。从安集科技CMP抛光液营收来看,截至2019年营收为2.36亿元,同比增长15.15%。

2016-2019年安集科技CMP抛光液营收及增长

2016-2019年安集科技CMP抛光液营收及增长

资料来源:公司公告,华经产业研究院整理

鼎龙股份前是国内能够大规模供应兼容性彩色碳粉、大规模量产CMP抛光垫的领先厂商,据统计,截至2020年上半年鼎龙股份CMP抛光垫营收为2102.41万元,同比增幅达到2145.96%。

2018-2020年H1鼎龙股份CMP抛光垫营收及增长

2018-2020年H1鼎龙股份CMP抛光垫营收及增长

资料来源:公司公告,华经产业研究院整理

四、化学机械抛光技术的未来

传统的CMP技术在IC制造中得到广泛的应用,同时也表现出一系列的缺陷。随着芯片集成度不断提高,技术节点的不断推进,探索适应新工艺要求的新一代平坦化技术成为人们的迫切需求。

新的平坦化技术研发主要集中在将磨料固定在有机薄膜基材表面上,形成新的抛光垫来替代传统抛光垫的固定磨料化学机械抛光技术(Fixed CMP,FA-CMP)。通过使用不含有磨料的抛光液,直接通过抛光液与硅片之间化学腐蚀作用及抛光垫和硅片之间的摩擦作用去除表面材料实现硅片全局平坦化的无磨料化学机械抛光技术(Abrasive-free CMP,AF-CMP)。在传统电化学铜沉积工艺基础上,在两个电极之间增加非导体多孔抛光垫,在利用抛光垫干扰作用实现选择性电化学铜沉积同时,利用抛光垫的机械摩擦和抛光作用去除多余铜沉积层而达到平坦化目的的电化学沉积技术(Electrochemical mechanical deposition,ECMD)。依靠电流密度效应按一系列同心环对铜结构表面进行平坦化的无应力抛光技术(Stress-Free polishing,SFP)。通过压力将要平坦化的物体压平的接触平坦化(Contact planarization,CP)。通过控制等离子喷嘴的位置和速度,对凹凸表面进行局部加工的等离子辅助化学刻蚀(Plasma assisted chemical etching,PACE)等。

华经产业研究院对中国CMP抛光材料行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2019-2025年中国CMP抛光材料市场前景预测及投资规划研究报告》。

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责任编辑:罗英_HN343
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张鑫

华经产业研究院资深行业分析师,专注机械行业研究,对产业发展趋势及技术方向有深刻的认知。联系电话:18301089170 微信号:HJ-Analyst888

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