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,其核心材料抛光液与抛光垫合计占CMP材料成本约82%。在供应格局上,这两大材料长期由美系厂商主导,但国内头部企业已在加速突围并实现产品出海,国产化替代进程值得关注。

上游供应格局:美系主导,国产加速

CMP材料产业链上游的核心是抛光液抛光垫两种关键材料。与硅片、光刻胶由日企主导不同,CMP材料市场完全由美企主导,杜邦公司和卡博特微电子占据了绝大多数市场份额,尤其是一些细分产品很难在日韩找到替代品。这一格局也使得国内晶圆厂对CMP材料的国产化诉求很高。

从CMP材料成本占比看,抛光液约占49%,抛光垫约占33%,两者合计超过八成,是产业链上游价值量最高的两大环节。

抛光液:磨粒为核心壁垒,安集科技领跑国产

抛光液是一种分布均匀的胶体,成分复杂,包括氧化剂、磨粒、络合剂、表面活性剂等。其生产难点主要有两方面:一是使各组分达到合适浓度,这考验企业的Know-how经验积累;二是控制磨粒的硬度和形状,保障产品的一致性和可靠性。

磨粒是抛光液最核心的组分,占原材料成本比重较高,目前核心技术仍被海外巨头垄断。国内表现最突出的是安集科技,从成立之初就致力于CMP抛光液业务,定位全产品解决方案,七大类抛光液产品均有布局。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,并在原料端持续寻求自主可控。

抛光垫:孔洞结构是难点,鼎龙股份实现量产突破

抛光垫是具有弹性且疏松多孔的材料,直接与晶圆接触,通过摩擦去除钝化层。主要分为聚氨酯硬垫和无纺布软垫两类。硬垫应用最广泛,全球范围内软垫与硬垫的价值量比例约为1:8。

抛光垫的制作难点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。国内目前仅有鼎龙股份实现了抛光垫产品的量产。该公司依托高分子合成技术积累切入半导体材料领域,其硬垫产品已覆盖28nm及以上制程,客户包括国内主流晶圆厂,部分晶圆厂内达到一供地位。

常见问题

抛光液和抛光垫哪个价值量更高?

抛光液价值量更高,约占CMP材料成本的49%,抛光垫约占33%。两者合计超过八成,是CMP材料中绝对的核心,其余为调节器、清洁等环节。

国产CMP材料厂商的客户主要是谁?

国产厂商已进入国内主流晶圆厂供应链。以安集科技为例,其客户包括中芯国际、长江存储、华虹宏力等大陆晶圆厂,并已进入台积电供应链;鼎龙股份的抛光垫客户则包括长江存储、武汉新芯、中芯国际、长鑫存储等国内主流晶圆厂。

国产CMP材料与国际巨头的差距在哪些环节?

差距主要体现在上游核心原材料和专利积累。抛光液的磨粒核心技术仍被海外垄断,国内厂商部分仍需采购自日本;抛光垫的孔洞结构专利主要掌握在海外大厂手中。不过,国内头部企业已在核心原材料自产化方面取得进展,并计划向海外市场拓展。