CMP材料成本结构中,抛光液与抛光垫合计占据约82%的价值量,其中抛光液占比49%、抛光垫占比33%,两者是化学机械抛光(CMP)工艺最核心的耗材。这一成本结构的演变背后,对应着CMP材料从海外巨头绝对垄断,到国内厂商实现量产突破、并开始出海竞争的关键拐点。
成本结构的形成:两大核心材料的价值锚定
CMP是半导体制造中仅次于光刻、刻蚀和薄膜沉积的第四大制造工艺,用于对晶圆进行纳米级全局平坦化。在这一环节中,抛光液负责化学作用(氧化剂与络合剂生成易去除的钝化层),抛光垫负责机械作用(摩擦去除钝化层),两者协同完成抛光。由于技术门槛高且定制化程度强,抛光液和抛光垫在CMP材料成本中占据了绝对主导地位,其余调节器、清洁等环节合计占比不足两成。
从海外垄断到国产突破的关键节点
CMP材料市场长期由美企主导,这与硅片、光刻胶由日企主导的格局形成鲜明对比。在抛光液领域,杜邦和卡博特微电子占据绝大多数份额;抛光垫领域,美国杜邦一家份额即达79%。这种高度集中的垄断格局,使得国内晶圆厂对国产替代有强烈诉求。
国产化的第一个拐点出现在抛光液领域。安集科技自2006年成立起便专注CMP抛光液,以全产品解决方案为定位,覆盖七大类抛光液产品。其主力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,成为其供应商,标志着国产抛光液从替代进口走向出海竞争。
第二个拐点出现在抛光垫领域。鼎龙股份依托在高分子合成领域的技术积累,自2012年前后切入半导体材料,其硬垫产品覆盖28nm以上全部制程,在存储芯片领域部分产品效率表现突出。鼎龙股份是国内唯一实现抛光垫量产的企业,并已实现核心原材料的自产化,填补了国内在抛光垫原材料和制作方面的专利空白。
技术壁垒与突破方向
两种核心材料的技术难点各有侧重。抛光液的核心壁垒在于磨粒的硬度与形状控制(磨粒占原材料成本约50%-70%),以及各组分的配方配比经验;抛光垫的核心壁垒则在于聚氨酯孔洞结构的规整程度,这直接决定抛光效率,相关生产专利长期掌握在海外巨头手中。
常见问题
为什么抛光液和抛光垫能占据CMP材料近八成的成本?
因为CMP工艺的化学作用和机械作用分别由这两种材料完成,两者缺一不可。抛光液中的氧化剂、磨粒、络合剂等成分直接参与晶圆表面反应,抛光垫则通过与晶圆的物理摩擦去除材料,技术门槛和定制化程度都很高,因此价值量占比远高于调节器、清洁等辅助环节。
国产CMP材料厂商与国际巨头的差距在哪里?
差距主要体现在上游核心原材料环节。抛光液的核心原料磨粒,其核心技术仍被海外巨头垄断,国内虽有新安纳等厂商具备生产能力,但产品线较少,安集科技的磨粒仍主要采购自日本厂商。抛光垫方面,鼎龙股份已实现核心原材料自产化,但在更先进制程的认证和软垫产品线上仍在持续推进。
国产CMP材料的出海意味着什么?
出海意味着国产CMP材料从“替代进口”进入“参与全球竞争”的新阶段。安集科技成为台积电供应商,鼎龙股份计划将竞争重点延伸至海外,都表明国内厂商在技术积累和产品可靠性上已具备与国际厂商竞争的实力。不过,海外市场的拓展效果仍需以各厂商后续的公开披露和客户认证进展为准。