在半导体材料CMP抛光垫的不同下游应用中,软硬垫的需求结构存在显著分化:全球范围内软垫与硬垫的价值量比例约为1:8,而国内由于先进制程和先进封装产能相对有限,软垫使用更少,软硬比例约为1:10。这一比例差异的核心驱动来自逻辑芯片、存储芯片和先进封装三大应用领域对平坦化精度、材料去除率和表面保护的不同要求。
逻辑芯片:硬垫主导,追求高平坦度
逻辑芯片尤其是先进制程(如7nm及以下) 对晶圆表面的全局平坦度要求极高,需要硬垫提供高刚性、高耐磨性和高效率的材料去除能力。硬垫(聚氨酯材质)抗撕裂强度高、抛光效率高,能满足铜、钨、STI等关键工艺段的平坦化需求,因此成为逻辑芯片制造中的刚性需求,也是全球硬垫价值量占比高的主要原因。
存储芯片:软硬垫混合使用,层数增加带动软垫需求
存储芯片(NAND、DRAM)的制造工艺中,随着层数增加和结构复杂度提升,对软垫的需求逐步显现。软垫(无纺布及带绒毛结构的无纺布)压缩性大、弹性好,能获得表面粗糙度小、片内均匀性好的硅片,适用于铜阻挡层等精细抛光工序。存储芯片通常采用软硬垫混合使用的策略,在需要高去除率的步骤用硬垫,在需要保护脆弱结构、提升均匀性的步骤用软垫,从而拉动软垫需求增长。
先进封装:软垫特殊需求,保护脆弱结构
在先进封装(如2.5D/3D封装、系统级封装SiP)中,晶圆表面集成了多种材料和微凸点等脆弱结构,对抛光过程的机械冲击和热效应极为敏感。软垫(无纺布、带绒毛结构)硬度低、压缩比大、弹性好,能有效缓冲机械力、降低划伤风险,同时容纳抛光液能力强,非常适合这类对表面质量要求极高的应用场景。国内软硬比例1:10中软垫需求被压抑,也与当前国内先进封装产能有限、软垫应用场景不足直接相关。
常见问题
国内软硬垫比例1:10,软垫需求为何被压抑?
国内软垫使用比例低于全球平均水平(1:10 vs 1:8),主要因为先进制程和先进封装产能相对有限。软垫主要应用于先进制程中的精细抛光步骤以及先进封装领域,这些环节在国内尚处于快速追赶阶段,尚未大规模放量,因此软垫的整体需求低于硬垫。
新兴应用如Chiplet、HBM对软垫需求有何拉动潜力?
Chiplet(芯粒)和HBM(高带宽存储器)等新兴技术大量依赖先进封装(如2.5D/3D封装),这些工艺对晶圆表面保护要求高,需要软垫提供低损伤、高均匀性的抛光效果。随着Chiplet和HBM产能的扩张,软垫的需求有望被显著拉动,长期看或推动国内软硬垫比例向全球1:8的水平收敛。
鼎龙股份在软硬垫产品布局上有何进展?
鼎龙股份是国内唯一实现抛光垫量产的企业,其硬垫产品已覆盖28nm及以上全部制程,并在存储芯片领域表现突出。根据公司规划,其软垫产线投产之后,公司将达成全系列和全制程的抛光垫生产能力,正式具备与海外厂商竞争的实力。