2018年CMP行業(yè)概況及CMP材料發(fā)展規(guī)模、市場格局分析[圖]

    一、化學機械拋光技術(shù)概括

    化學機械拋光技術(shù)(CMP)是集成電路制造中獲得全局平坦化的一種手段，這種工藝是為了能夠獲得既平坦、又無劃痕和雜質(zhì)玷污的表面而專門設(shè)計的。CMP的主要工作原理是在一定的壓力及拋光液的存在下，被拋光的晶圓對拋光墊做相對運動，借助納米磨料的機械研磨作用與各類化學試劑的化學作用之間的高度有機結(jié)合，使被拋光的晶圓表面達到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。根據(jù)不同工藝制程和技術(shù)節(jié)點的要求，每一片晶圓在生產(chǎn)過程中都會經(jīng)歷幾道甚至幾十道的CMP拋光工藝步驟。

CMP工藝原理圖

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國CMP拋光機行業(yè)市場供需預測及發(fā)展前景預測報告》

    二、CMP材料發(fā)展現(xiàn)狀

    CMP技術(shù)所采用的設(shè)備及消耗品包括：拋光機、拋光液、拋光墊、后CMP清洗設(shè)備、拋光終點測及工藝控制設(shè)備、廢物處理和檢測設(shè)備等。CMP設(shè)備主要分為兩部分，即拋光部分和清洗部分，拋光部分由4部分組成，即3個拋光轉(zhuǎn)盤和一個圓片裝卸載模塊。清洗部分負責圓片的清洗和甩干，實現(xiàn)圓片的“干進干出”。

    1.拋光墊：CMP工藝技術(shù)核心

    拋光墊是輸送和容納拋光液的關(guān)鍵部件，在化學機械拋光的過程中，拋光墊的作用是：1）把拋光液有效均勻地輸送到拋光墊的不同區(qū)域；2）將拋光后的反應物、碎屑等順利排出，達到去除效果；3）維持拋光墊表面的拋光液薄膜，以便化學反應充分進行；4）保持拋光過程的平穩(wěn)、表面不變形,以便獲得較好的晶片表面形貌；

    根據(jù)數(shù)據(jù)，CMP拋光墊市場主要供應商為美國陶氏化學，市場份額高達79%，陶氏的20英寸拋光墊占據(jù)了85%的市場份額，30英寸的市占率則更高。排名第二的是美國Cabot公司，所占市場份額為5%，其次是ThomasWest、FOJIBO、JSR，所占市場份額分別為4%、2%、1%。

陶氏壟斷全球拋光墊市場

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    2.拋光液：CMP技術(shù)中成本最高的部分

    拋光液是一種不含任何硫、磷、氯添加劑的水溶性拋光劑，具有良好的去油污，防銹，清洗和增光性能，并能使金屬制品超過原有的光澤。產(chǎn)品性能穩(wěn)定、無毒，對環(huán)境無污染。拋光液的主要產(chǎn)品可以按主要成分的不同分為以下幾大類：金剛石拋光液（多晶金剛石拋光液、單晶金剛石拋光液和納米金剛石拋光液）、氧化硅拋光液（即CMP拋光液）、氧化鈰拋光液、氧化鋁拋光液和碳化硅拋光液等幾類。CMP拋光液的主要作用是為拋光對象提供研磨及腐蝕溶解。

    更先進的邏輯芯片工藝會要求拋光新的材料，為CMP拋光材料帶來了更多的增長機會，例如14nm以下邏輯芯片工藝要求的關(guān)鍵CMP工藝將達到20步以上，使用的拋光液將從90nm的五六種拋光液增加到二十種以上，種類和用量迅速增長；7nm及以下邏輯芯片工藝中CMP拋光步驟甚至可能達到30步，使用的拋光液種類接近三十種。此外，存儲芯片由2DNAND向3DNAND技術(shù)變革，也會使CMP拋光步驟近乎翻倍。即使是同一技術(shù)節(jié)點，不同客戶的技術(shù)水平和工藝特點不同，對拋光材料的需求也不同。

CMP拋光步驟隨邏輯芯片技術(shù)進步增加

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

CMP拋光步驟隨存儲芯片技術(shù)進步增加

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    拋光液方面，全球化學機械拋光液市場主要被美國和日本企業(yè)所壟斷，包括美國的CabotMicroelectronics、Versum和日本的Fujimi等。美國的Cabot全球拋光液市場占有率最高，但已從2000年約80%下降至2017年約35%，這表明全球拋光液市場朝向多元化發(fā)展，地區(qū)本土化自給率提升。2018年度，Cabot銷售總收入5.9億美元，其中，鎢拋光液、電介質(zhì)拋光其他金屬拋光液銷售收入4.61億美元，總占比78.28%，分別占比42.88%、23.65%、11.75%。

Cabot2018年營業(yè)收入結(jié)構(gòu)（按產(chǎn)品）

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    根據(jù)數(shù)據(jù)，2018年全球CMP拋光材料市場規(guī)模為20.1億美元，其中拋光液和拋光墊市場規(guī)模分別為12.7億美元和7.4億美元，中國拋光液市場規(guī)模約16億人民幣，預計2017-2020年全球CMP拋光材料市場規(guī)模年復合增長率為6%。

2010-2022年全球CMP拋光材料市場規(guī)模

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