2018年全球CMP抛光材料市场规模及发展趋势分析,研发壁垒高,行业呈现寡头垄断「图」

一、CMP抛光材料概述

化学机械抛光(简称CMP)是集成电路芯片制造,半导体分立器件、电子元器件加工,以及薄膜存贮磁盘、陶瓷、蓝宝石表面加工等的重要步骤,是集成电路制造过程中实现晶圆表面均匀平坦化的关键工艺。CMP技术包括机械削磨和化学腐蚀,即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,使被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。

CMP材料主要包括抛光液、抛光垫、调节器、清洁材料等,其中抛光液和抛光垫是CMP工艺的核心材料,分别占比达49%和33%,其中抛光液一般由研磨材料如纳米二氧化硅,氧化铝等粒子和化学添加剂如表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成,其主要作用是为抛光对象提供研磨及腐蚀溶解,通常影响化学机械抛光中的“化学”因素,占比最大。

CMP材料细分市场占比情况

CMP材料细分市场占比情况

资料来源:公开资料整理

作为晶圆制造过程中的必需材料,CMP抛光材料的市场规模与半导体市场规模具有较强的正相关性,其中CMP抛光液是半导体材料中产值规模较大的品种之一,2018年市场规模达12.7亿美元,同比增长5.8%,抛光垫市场规模7.4亿美元,同比增长5.7%。

2016-2018年全球CMP抛光材料市场规模情况

2016-2018年全球CMP抛光材料市场规模情况

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相关报告:华经产业研究院发布的2019-2025年中国CMP抛光材料市场前景预测及投资规划研究报告

二、CMP抛光材料需求情况

半导体材料处于整个半导体产业链的上游环节,是半导体细分产领域中最多的产业链环节,其技术门槛一般高于其他电子制造领域相关材料,在研发过程中需要下游对应产线进行批量测试,同时,芯片制造过程的不同和下游厂商对于材料的要求也不同。2013-2018年全球抛光液市场需求量从12.16万吨增加到17.05万吨,2018年市场需求增速达7.0%。

2013-2018年全球抛光液市场需求量情况

2013-2018年全球抛光液市场需求量情况

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CMP抛光材料是晶圆制造材料众多细分领域之一,而半导体材料作为半导体产业的重要支撑,近年来随着中国半导体产业的发展,半导体材料市场发展迅速,中国抛光液需求量从2013年的3.39万吨增加到2018年的5.24万吨,2018年国内市场需求增速达9.6%,占据全球需求总量约30%。

2013-2018年中国抛光液市场需求量情况

2013-2018年中国抛光液市场需求量情况

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三、CMP抛光材料市场格局

CMP市场呈现寡头垄断的局面,由于科技含量极高,CMP抛光材料研发所需的资金投入较大,一些较小的供应商,无法承受巨大的研发投入。目前全球前六大抛光液企业分别为美国的cabot、英特格(Versum)、Dow,及日本的Hitachi、Fujifilm、Fujimi等,其中Cabot全球抛光液市场占有率最高,达37%,随着全球抛光液市场朝向多元化发展,地区本土化自给率提升,其市场占有率已经有所下降。

全球抛光液市场格局分布情况

全球抛光液市场格局分布情况

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由于美国和日本等国际巨头利用先发优势在研发和生产方面不断革新,同时实行严格的专利保护封锁技术防止外泄,构筑了难以突破的技术壁垒。目前全球CMP抛光垫几乎全部被陶氏所垄断,Dow占据了全球抛光垫市场79%的市场份额,此外,cabot、Thomas West、FOJIBO、JSR分别占比5%、4%、2%和1%。

全球CMP抛光垫市场格局分布情况

全球CMP抛光垫市场格局分布情况

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四、CMP抛光材料发展趋势分析

从工艺层面来看,由于工艺制程的不断演进,集成电路多抛光材料提出“难专多”要求:(1)“难”主要是随着技术节点的推进,在14纳米、10纳米、7纳米、5纳米等更先进的制程节点,CMP工艺将面临各种高难度的挑战,对抛光材料尤其是抛光液将提出前所未有的高难度技术要求。(2)“专”主要体现在逻辑芯片、存储芯片等集成电路技术不断推进过程中,对抛光材料的需求出现了“专”的趋势和特征,客户和供应商联合开发成为成功的先决条件。(3)“多”主要体现在随着集成电路技术的进步和对集成电路性能要求的增加,下游客户在制造过程中使用CMP工艺的集成电路比例在不断增加,对CMP材料种类和用量的需求也在增加。

从设备层面来看,当今IC芯片制造工艺已进展到7nm节点,CMP设备已随之发展成为日臻完善的超精密系统。研磨头从单一腔体到多个气路控制单元,研磨盘也有多种改进结构;研磨头、研磨盘的旋转速度精密可控,研磨头下压力精密可调;各种终点检测仪器和谐匹配精准可靠,研磨液流量可随机精密调控;研磨垫的基材和硬度,表面沟槽结构等更是五花八门。由于HKMG及FinFET结构的薄膜厚度向10nm以下发展,对CMP设备的精度及控制提出了更高的要求。CMP工艺相当复杂,其发展速度一直处于IC制造工艺的前沿。新材料包括了掺杂氧化物、稀有金属、聚合物、高k/低k材料以及III-V族半导体材料等,所有这些新兴技术都是摆在CMP面前亟待解决的课题。

从政策层面来看,近年来国家制定了一系列产业政策包括863计划、02专项等来加速半导体材料供应的本土化进程,在这一阶段,国家对半导体材料发展的支持主要以专项补贴的方式。国家高技术研究发展计划(“863”计划)、国家科技重大专项“极大规模集成电路制造设备及成套工艺”专项基金(“02专项”)、发改委战略转型产业化项目都将半导体材料的研发及产业化列为重点项目。国家产业政策、研发专项基金的陆续发布和落实,从国家战略高度扶植半导体材料产业发展壮大。国家集成电路产业投资基金(大基金)的设立承载了国家意志,其设立满足战略性产业对长期投资的需求,又利用基金机制有效避免了国家直接拨款或直接投资等传统方式带来的弊端。

国家半导体材料产业政策中有关CMP抛光材料

国家半导体材料产业政策中有关CMP抛光材料

资料来源:公开资料整理

本文采编:CY344

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