CMP拋光材料行業(yè)研究：自主可控不斷提升

（報(bào)告出品方/作者：太平洋證券，王亮、王海濤、周冰瑩）

Ⅰ CMP廣泛應(yīng)用于硅片、芯片制造與封裝工藝

CMP技術(shù)是集成電路發(fā)展的先決條件

CMP又稱化學(xué)機(jī)械平坦技術(shù)，是使用化學(xué)腐蝕及機(jī)械力對(duì)加工過(guò)程中的硅晶圓或其它襯底材料進(jìn)行平坦化處理。CMP設(shè)備包括 拋光、清洗、傳送三大模塊，其作業(yè)過(guò)程中，拋光頭將晶圓待拋光面壓抵在粗糙的拋光墊上，借助拋光液腐蝕、微粒摩擦、 拋光墊摩擦等耦合實(shí)現(xiàn)全局平坦化。目前的集成電路元件普遍采用多層立體布線，因此集成電路制造的前道工藝環(huán)節(jié)要進(jìn)行 多次循環(huán)。在此過(guò)程中，CMP技術(shù)是集成電路（芯片）制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)晶圓表面平坦化的關(guān)鍵工藝，是集成電路制造中推進(jìn) 制程技術(shù)節(jié)點(diǎn)升級(jí)的重要環(huán)節(jié)。

CMP廣泛應(yīng)用于硅片制造、芯片制造前道與封裝工藝

在集成電路制造領(lǐng)域，芯片制造過(guò)程按照技術(shù)分工主要可分為薄膜淀積、 CMP、光刻、刻蝕、離子注入等工藝環(huán)節(jié)，其中CMP技 術(shù)是晶圓制造的必須流程之一，對(duì)高精度、高性能晶圓制造至關(guān)重要。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈可分為硅片制造、集成電路設(shè)計(jì)、芯片 制造前道工藝、封裝測(cè)試等四大領(lǐng)域，除集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域外，其他三大領(lǐng)域均有CMP的應(yīng)用場(chǎng)景。

集成電路發(fā)展日新月異，拋光液、拋光墊市場(chǎng)應(yīng)用廣泛

集成電路作為全球信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)與核心，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備（如智能手機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等）、通訊、軍事等領(lǐng)域，對(duì) 經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全具有重要戰(zhàn)略意義和核心關(guān)鍵作用，是衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)現(xiàn)代化程度和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志 。 CMP中核心材料為拋光液與拋光墊，上游為研磨顆粒、添加劑、聚氨酯、無(wú)紡布等，下游則為晶圓制造廠。隨著新技術(shù)發(fā)展和 應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，全球集成電路行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)迅猛，帶動(dòng)晶圓制造需求提升，拋光墊與拋光液市場(chǎng)空間逐漸打開(kāi)。

拋光墊與拋光液占比超過(guò)八成

CMP材料根據(jù)功能的不同，主要分為拋光液、拋光墊、拋光后清洗液、調(diào)節(jié)劑等。拋光墊主要作用是儲(chǔ)存和運(yùn)輸拋光液、去除 磨屑和維持穩(wěn)定的拋光環(huán)境等。拋光液在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中可使晶圓表面產(chǎn)生一層氧化膜，再由拋光液中的磨粒去除，達(dá) 到拋光的目的。清洗液主要用于去除殘留在晶圓表面的微塵顆粒、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、金屬離子、氧化物等雜質(zhì)。 根據(jù)CMP細(xì)分拋光材料市場(chǎng)份額，拋光液占比達(dá)49%，拋光墊占比33%，合計(jì)超過(guò)80%。

拋光墊通常由聚氨酯制成，屬于易消耗品

拋光墊一般是由聚氨酯做成，表面包括一定密度的微凸峰與微孔，不僅可以去除硅片表面材料，而且還起到存儲(chǔ)和運(yùn)輸拋光液 、排除拋光過(guò)程產(chǎn)物的作用。 拋光墊具有類似海綿的機(jī)械特性和多孔特性，表面有特殊的溝槽，屬于消耗品，其壽命通常只有45-75小時(shí)，需要定時(shí)整修和 更換。拋光墊按材質(zhì)結(jié)構(gòu)可分為：聚合物拋光墊、無(wú)紡布拋光墊、帶絨毛結(jié)構(gòu)的無(wú)紡布拋光墊、復(fù)合型拋光墊。

Ⅱ CMP材料市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊

中國(guó)晶圓制造規(guī)模增速快于全球

晶圓代工行業(yè)源于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的專業(yè)化分工，主要負(fù)責(zé)晶圓制造，屬于技術(shù)、資本與人才密集型行業(yè)，需要大量的資本支出和 人才投入，具有較高的進(jìn)入壁壘。根據(jù)IC Insights的統(tǒng)計(jì)，2016-2021年全球晶圓制造市場(chǎng)規(guī)模由652億美元提升至1101億美元 ，CAGR為11.05%，同期中國(guó)晶圓制造市場(chǎng)規(guī)模約由49.05億美元提升至115.65億美元，行業(yè)增速高于全球，達(dá)到15.36%。

據(jù)IDC及芯思想研究院統(tǒng)計(jì)，截至2021年，我國(guó)6英寸及以下晶圓制造線裝機(jī)產(chǎn)能約420萬(wàn)片等效6英寸晶圓產(chǎn)能，8英寸、12英寸 晶圓制造廠裝機(jī)產(chǎn)能分別為125萬(wàn)片/月、131萬(wàn)片/月，預(yù)計(jì)到2024年8英寸、12英寸將達(dá)到187與273萬(wàn)片/月，年均復(fù)合增速分別 為14.37%、27.73%。

受益于技術(shù)進(jìn)步與下游需求拉動(dòng)，國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模波動(dòng)上升

從半導(dǎo)體材料市場(chǎng)構(gòu)成來(lái)看，2022年CMP拋光材料占比達(dá)到7.2%。受益于5G、人工智能、消費(fèi)電子、汽車電子等領(lǐng)域的需求拉 動(dòng)，全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)波動(dòng)向上的態(tài)勢(shì)。2016-2022年半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)規(guī)模由428.2億美元提升至698億美元， CAGR為8.48%，根據(jù)SEMI預(yù)測(cè)，2023年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)突破700億美元，同比提升0.29%。

伴隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料廠商技術(shù)水平和研發(fā)能力的提升，中國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模提升速度高于全球。2017-2022年國(guó)內(nèi)半導(dǎo) 體材料市場(chǎng)規(guī)模由524.5億元提升至914.4億元，CAGR達(dá)到11.76%，根據(jù)SEMI預(yù)測(cè)，2023年市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為1024.3億元，同比 提升12.02%。

人工智能高速發(fā)展，帶動(dòng)高性能芯片需求

人工智能高速發(fā)展對(duì)算力提出高要求，以ChatGPT 為例，模型參數(shù)量從一代的1.17億個(gè)躍升至三代的1750億個(gè)，增長(zhǎng)約1496倍， 對(duì)算力需求幾何式增長(zhǎng)。當(dāng)前云端是AI算力的中心，AI芯片需求爆發(fā)式增長(zhǎng)。未來(lái)隨著技術(shù)成熟，AI芯片的應(yīng)用場(chǎng)景除了在云 端及大數(shù)據(jù)中心，也會(huì)隨著算力逐漸向邊緣端移動(dòng)，帶動(dòng)AI芯片需求持續(xù)增長(zhǎng)。Al芯片主要分為GPU、FPGA、ASIC三大類，其 中GPU占據(jù)主導(dǎo)地位。

中國(guó)AI芯片廠商正在奮起直追，尤其是在ASIC（專用集成電路）路線上加大投入。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出寒武紀(jì)、華為昇騰、 海光信息、燧原科技等優(yōu)秀AI芯片廠商，AI算力性能顯著提升，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)超預(yù)期發(fā)展。新興AI帶動(dòng)高性能芯片需求，將進(jìn) 一步促進(jìn)半導(dǎo)體材料增長(zhǎng)。

集成電路發(fā)展延續(xù)摩爾定律，CMP拋光步驟需求增加

CMP技術(shù)是目前唯一能兼顧表面全局和局部平坦化的拋光技術(shù)，伴隨著集成電路線寬變小、層數(shù)增多以及摩爾定律的延續(xù)，對(duì) CMP的技術(shù)提出了更高的要求，同時(shí)CMP設(shè)備的使用頻率也逐漸提高。 制程節(jié)點(diǎn)發(fā)展至7nm以下時(shí)，芯片制造過(guò)程中CMP的應(yīng)用在最初的氧化硅CMP和鎢CMP基礎(chǔ)上新增了包含氮化硅CMP、鰭式多晶硅 CMP、鎢金屬柵極CMP等先進(jìn)CMP技術(shù)，所需的拋光步驟也增加至30余步，大幅刺激了集成電路制造商對(duì)CMP設(shè)備的采購(gòu)和升級(jí) 需求。存儲(chǔ)芯片由2DNAND向3DNAND技術(shù)變革，也帶動(dòng)了CMP拋光步驟翻倍式的提升。

Ⅲ 美日企業(yè)壟斷格局下，中國(guó)企業(yè)突出重圍

拋光材料具有較高的技術(shù)、人才和專利壁壘

CMP拋光材料具有較高的技術(shù)壁壘，我國(guó)由于起步較晚，大量專利掌握在國(guó)外巨頭手中。美國(guó)和日本等龍頭企業(yè)在進(jìn)行更新 升級(jí)的同時(shí)，會(huì)實(shí)行嚴(yán)格的專利保護(hù)封鎖技術(shù)防止外泄，形成較高的技術(shù)壁壘。拋光墊開(kāi)發(fā)需要結(jié)合有機(jī)、高分子、才來(lái)科學(xué)、粉體技術(shù)、精密加工等學(xué)科，技術(shù)難度高。目前我國(guó)拋光墊專利集中于應(yīng)用 領(lǐng)域，側(cè)重研究如何改進(jìn)拋光墊溝槽設(shè)計(jì)以及改善拋光方法和拋光效果，在拋光墊的制作方法及材料方面專利很少。拋光液成分的復(fù)雜度較高，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)技術(shù)要求極高，設(shè)計(jì)合理的生產(chǎn)方案是重要的技術(shù)壁壘。另外，原材料 磨粒依賴進(jìn)口，核心技術(shù)被海外企業(yè)長(zhǎng)期壟斷。

拋光材料具有較高的客戶壁壘

拋光墊和拋光液技術(shù)含量高，其產(chǎn)品質(zhì)量、性能指標(biāo)直接決定了終端產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定性，屬于下游客戶的關(guān)鍵材料。因此，拋 光材料下游客戶實(shí)施嚴(yán)格的供應(yīng)商認(rèn)證機(jī)制，只有通過(guò)嚴(yán)格的認(rèn)證滿足客戶對(duì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和性能的要求，才能成為下游客戶的合格 供應(yīng)商。下游客戶的供應(yīng)商認(rèn)證流程通常包括供應(yīng)商初評(píng)、產(chǎn)品報(bào)價(jià)、樣品檢測(cè)、小批量試用、穩(wěn)定性檢測(cè)、批量生產(chǎn)等多個(gè)環(huán) 節(jié)，認(rèn)證流程復(fù)雜，認(rèn)證要求嚴(yán)苛。 為了保證認(rèn)證的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，認(rèn)證通常具有復(fù)雜的流程并且持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，這提高了供應(yīng)商的時(shí)間成本，進(jìn)一步提高了行業(yè) 壁壘。但是供應(yīng)商一旦通過(guò)下游客戶的認(rèn)證成為其合格供應(yīng)商，就會(huì)形成相對(duì)穩(wěn)定的合作關(guān)系。

拋光墊：陶氏杜邦一家獨(dú)大，國(guó)產(chǎn)替代市場(chǎng)空間廣闊

與拋光液相比，拋光墊產(chǎn)品相對(duì)單一，產(chǎn)品大致分為硬墊和軟墊兩種，硬墊不同的技術(shù)節(jié)點(diǎn)對(duì)于拋光墊的變化較小，由此龍頭公司易保持 產(chǎn)品的一致性與穩(wěn)定性，2019年全球拋光墊市場(chǎng)杜邦公司市占率高達(dá)79%，行業(yè)呈現(xiàn)一家獨(dú)大的格局，其他企業(yè)為Cabot（5%）、Thomas West（4%）、Fojibo（2%）、JSR（1%）等，基本為美日企業(yè)所壟斷。 陶氏化學(xué)成立于1897年，2009年，陶氏化學(xué)收購(gòu)羅門哈斯，獲得了CMP拋光墊技術(shù)和完善的專利布局；2017年，陶氏和杜邦完成合并； 2019年，陶氏杜邦拆分CMP拋光墊業(yè)務(wù)，劃分在新杜邦公司的電子材料業(yè)務(wù)板塊。

卡博特：全球最大拋光液供應(yīng)商，產(chǎn)品豐富覆蓋齊全

Cabot Microelectronics卡博特微電子公司成立于1999年，為全球最大的CMP拋光液供應(yīng)商（市占率33%）和第二大CMP拋光墊 供應(yīng)商（市占率5%），主要產(chǎn)品覆蓋CMP拋光液、拋光墊、炭黑材料、納米膠等?？ú┨毓境闪⒅跫磳?shí)現(xiàn)鎢拋光液、電介 質(zhì)拋光液等機(jī)械拋光液的產(chǎn)業(yè)化，先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，當(dāng)前產(chǎn)品覆蓋鎢、銅、鋁等金屬拋光液以及介電層拋光液、硅拋光液等，產(chǎn) 品豐富覆蓋齊全。 卡博特客戶覆蓋面廣，收入分散程度高，2022年公司實(shí)現(xiàn)來(lái)自中國(guó)大陸及臺(tái)灣、美國(guó)、韓國(guó)、日本、歐洲收入分別占比為35%、 24%、13%、11%、10%。

Ⅳ 國(guó)內(nèi)企業(yè)積極布局拋光材料

鼎龍股份：2022營(yíng)收保持高速增長(zhǎng)，盈利能力大幅提升

鼎龍股份是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的關(guān)鍵大賽道領(lǐng)域中各類核心“卡脖子”進(jìn)口替代類創(chuàng)新材料的平臺(tái)型公司，主要覆蓋打印機(jī)耗材、CMP 拋光材料與顯示面板材料三大領(lǐng)域。2022年，公司基礎(chǔ)業(yè)務(wù)打印機(jī)耗材上游彩色碳粉、耗材芯片、顯影輥產(chǎn)品的銷售受終端 硒鼓產(chǎn)品銷量增長(zhǎng)而提升，實(shí)現(xiàn)營(yíng)收21.42億元，同比提升6.43%；CMP拋光墊實(shí)現(xiàn)收入4.57億元，同比提升48.70%；4款拋光 液產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)收入1789萬(wàn)元；顯示材料YPI/PSPI實(shí)現(xiàn)營(yíng)收4758萬(wàn)元，同比大幅增長(zhǎng)439%。 2022年鼎龍股份盈利能力提升顯著，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)3.90億元，同比提升82.61%，主要原因在于高毛利的CMP拋光墊產(chǎn)品收入 大幅增長(zhǎng)。

鼎龍股份：拋光液部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)規(guī)?；N售，助力企業(yè)穩(wěn)固龍頭地位

鼎龍股份作為國(guó)內(nèi)唯一一家全制程拋光墊供應(yīng)商，公司現(xiàn)有武漢本部30萬(wàn)片拋光墊產(chǎn)能，潛江三期拋光墊新品及其核 心配套原材料的擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn)，補(bǔ)充了年產(chǎn)20萬(wàn)片的拋光墊新品的生產(chǎn)能力，在完成產(chǎn)品送樣測(cè)試后，將于今年 下半年逐步放量。仙桃基地于2022年6月開(kāi)工，預(yù)計(jì)2023年9月份建成，總投資金額約為7.5-10億元人民幣，拋光液產(chǎn) 能有望進(jìn)一步提升，公司產(chǎn)業(yè)布局有望進(jìn)一步完善。

安集科技：拋光液營(yíng)收持續(xù)高速增長(zhǎng)，盈利水平保持高位

安集科技是中國(guó)拋光液領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)，主要產(chǎn)品包括CMP拋光液及功能性濕電子化學(xué)品，拋光液覆蓋介電材料（二氧化硅、氮 化硅）拋光液，鎢拋光液，銅及銅阻擋層拋光液等多個(gè)品類，打破了美日企業(yè)對(duì)集成電路領(lǐng)域化學(xué)機(jī)械拋光液的壟斷，位列 國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料第一梯隊(duì)。2022年公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入10.77億元，同比大幅提升56.82%，近五年保持35.88%的快速增長(zhǎng)。2022年，公司盈利能力大幅提升，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)3.01億元，同比提升140.99%，2018-2022年CAGR接近50%。

安集科技：打造上海寧波雙基地，項(xiàng)目建設(shè)持續(xù)推進(jìn)

公司2022年銷售化學(xué)機(jī)械拋光液2.13萬(wàn)噸，功能性濕電子化學(xué)品2157.26噸。同年12月1日，公司擬定增募資不超過(guò)2.4億元， 用于寧波安集化學(xué)機(jī)械拋光液建設(shè)項(xiàng)目、安集科技上海金橋生產(chǎn)線自動(dòng)化項(xiàng)目、安集科技上海金橋生產(chǎn)基地分析檢測(cè)能力提 升項(xiàng)目及補(bǔ)充流動(dòng)資金，項(xiàng)目預(yù)計(jì)2023年7月建成，新增1.5萬(wàn)噸化學(xué)機(jī)械拋光液生產(chǎn)能力。 公司現(xiàn)圍繞現(xiàn)有產(chǎn)品線所需的產(chǎn)能改擴(kuò)建正在建設(shè)中。其中上海金橋基地，主要生產(chǎn)化學(xué)機(jī)械拋光液；寧波北侖基地，主要 生產(chǎn)功能性濕電子化學(xué)品。公司募集資金用于寧波北侖生產(chǎn)基地建設(shè)化學(xué)機(jī)械拋光液產(chǎn)線，將打造上海、寧波“雙基地”的 概念，擴(kuò)充產(chǎn)能的同時(shí)，進(jìn)一步降低產(chǎn)品供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。

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