抛光液占CMP材料成本49%且由美企主导,半导体材料国产替代的突破口在于抛光液和抛光垫两大核心环节——国内已分别形成安集科技与鼎龙股份两家代表性厂商,产品进入主流晶圆厂并开始出海,是替代进口压力相对较小、进展较快的赛道。
CMP(化学机械抛光)是仅次于光刻、刻蚀和薄膜沉积的第四大半导体制造工艺,作用是将晶圆表面平坦化至纳米级。在CMP材料成本构成中,抛光液占比49%,抛光垫占比33%,两者合计超过八成,是绝对的核心。与硅片、光刻胶由日企主导不同,抛光液和抛光垫市场由美企主导——2018年全球抛光液市场中卡博特微电子占36%,2019年全球抛光垫市场中美国杜邦占79%。由于细分产品难以在日韩找到替代,国内晶圆厂对CMP材料国产化诉求很高。
抛光液:安集科技领跑,磨粒是核心壁垒
抛光液由氧化剂、磨粒、络合剂、表面活性剂等成分按比例配制,生产难点在于两方面:一是控制各组分浓度,二是控制磨粒的硬度和形状——磨粒是最核心组分,占原材料成本约50%-70%。目前磨粒核心技术仍由海外巨头垄断,国内厂商在高端磨粒上仍需突破。
安集科技是国内抛光液领域最具代表性的厂商,自成立起即致力于CMP抛光液业务,定位全产品解决方案,七大类抛光液产品覆盖量产、上线及研发各阶段。其产品不仅获得大陆晶圆厂高度认可,还成功进入台积电供应链。在原材料端,安集科技持续寻求自主可控,建设材料基地用于研发生产高端磨粒及电子级添加剂等关键原材料。
抛光垫:鼎龙股份实现量产突破,孔洞结构是技术关键
抛光垫是具有一定弹性、疏松多孔的材料,主要分为聚氨酯硬垫和无纺布软垫两类,全球范围内软垫与硬垫价值量比例约为1:8。制约国产抛光垫发展的核心难题是聚氨酯孔洞结构的规整程度——孔洞规整性决定抛光效率,是衡量质量的核心指标,而相关生产专利长期掌握在海外巨头手中。
鼎龙股份是国内唯一实现抛光垫量产的公司,从打印耗材切入半导体材料,依托高分子合成技术积累,在抛光垫领域填补了国内原材料和制作方面的专利空白,并实现了核心原材料自产化。其硬垫产品覆盖28nm以上全部制程,客户包括长江存储、武汉新芯、中芯国际、长鑫存储等国内主流晶圆厂,部分晶圆厂内已达到一供地位。
常见问题
国产CMP材料与国际巨头差距有多大?
差距主要体现在上游原材料和专利积累上。抛光液的核心原料磨粒仍主要依赖日本厂商,抛光垫的孔洞结构专利长期被海外巨头掌握。但国内厂商已在产品端实现突破:安集科技进入台积电供应链,鼎龙股份实现抛光垫量产并覆盖主流制程,整体处于加速追赶阶段。
CMP材料国产替代的难度相比硅片和光刻胶如何?
CMP材料的国产替代难度相对较低。不同于硅片和光刻胶由日企主导、竞争激烈,抛光液和抛光垫领域国内已形成一家独大的格局——安集科技聚焦抛光液、鼎龙股份聚焦抛光垫,两家公司产品已开始出海,替代进口的竞争压力较小。
国产CMP材料的突破方向是什么?
突破方向集中在两端:一是上游原材料自主化,包括高端磨粒和电子级添加剂的自主研发生产;二是产品线完善与市场拓展,如鼎龙股份软垫产线投产后将具备全系列、全制程抛光垫生产能力,并计划将竞争重点延伸至海外市场。