半导体材料国产替代的产业链格局,因细分品类而明显不同。CMP抛光液与抛光垫的上游由美企主导,杜邦和卡博特微电子占据绝大多数市场份额,部分细分产品很难在日韩找到替代品,因此国内晶圆厂对CMP材料国产化的诉求很高;相比之下,硅片和光刻胶长期由日企主导,其上游关系呈现另一种格局。就链条位置而言,CMP材料更贴近晶圆厂的实际工艺需求,国产厂商在抛光液、抛光垫两个核心环节均已形成代表性企业。
CMP材料:上游美企主导,下游晶圆厂诉求强
CMP即化学机械抛光,作用是对晶圆进行全局平坦化处理,使表面平整度达到纳米级,方便添加下一层电路特征,在整个制造流程中的重要性可能仅次于光刻、刻蚀和薄膜沉积。
其原理分为化学与机械两部分:抛光液中的氧化剂和络合剂与晶圆表面材料发生化学反应,生成易去除的钝化层;再由抛光垫与晶圆相对运动,在磨粒和抛光垫作用下摩擦去除钝化层。
抛光液和抛光垫是两大核心材料,价值量占比分别为49%和33%。与硅片、光刻胶由日企主导不同,抛光液和抛光垫完全由美企主导,杜邦公司和卡博特微电子占据绝大多数市场份额。从2019年全球抛光垫竞争格局看,美国杜邦占79%,美国卡博特微电子占5%。这种上游高度集中的格局,正是下游国内晶圆厂国产化诉求强烈的原因。
国产厂商:从上游原料到中游制造的突破
抛光液方面,国内代表性企业是安集科技,自2006年成立起即专注CMP抛光液,定位为全产品解决方案,产品已输出到台湾并成为台积电供应商。生产难点在于控制磨粒的硬度和形状——磨粒占原材料成本约50%-70%,其核心技术仍被海外巨头垄断,国内厂商的磨粒此前主要采购自日本厂商;安集科技也在建设材料基地,研发生产高端磨粒及电子级添加剂等关键原材料。
抛光垫方面,国内只有鼎龙股份实现了量产。其难点在于聚氨酯的孔洞结构规整程度,相关生产专利长期掌握在海外巨头手中。鼎龙的硬垫产品覆盖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,部分晶圆厂内达到一供地位。
常见问题
CMP抛光液与硅片、光刻胶的产业链上下游关系主要差别在哪?
硅片和光刻胶的市场长期由日企主导,而CMP环节的抛光液和抛光垫完全由美企主导,杜邦和卡博特微电子占据绝大多数份额。这种上游主导方的差异,使CMP材料在部分细分产品上很难在日韩找到替代品,也让国内晶圆厂对CMP材料国产化的诉求相对更高。
为什么国内晶圆厂对CMP材料国产化诉求更高?
一方面,抛光液和抛光垫的上游供应高度集中于美企,替代来源有限;另一方面,CMP是晶圆制造中重要的平坦化环节,直接影响后续电路特征的添加。因此,抛光液、抛光垫两个环节的国产供应能力,对下游晶圆厂具有现实意义。
国产CMP材料目前进展到哪一步?
抛光液领域,安集科技产品已获得大陆晶圆厂高度认可并成为台积电供应商;抛光垫领域,鼎龙股份已实现量产,硬垫覆盖28nm以上全部制程,客户涵盖多家国内主流晶圆厂。随着核心原材料逐步自产化,国产厂商在CMP材料上的供应能力仍在持续完善。