2018年CMP行業(yè)概況及CMP材料發(fā)展規(guī)模、市場(chǎng)格局分析[圖]

    一、化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)概括

    化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)(CMP)是集成電路制造中獲得全局平坦化的一種手段，這種工藝是為了能夠獲得既平坦、又無(wú)劃痕和雜質(zhì)玷污的表面而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。CMP的主要工作原理是在一定的壓力及拋光液的存在下，被拋光的晶圓對(duì)拋光墊做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，借助納米磨料的機(jī)械研磨作用與各類(lèi)化學(xué)試劑的化學(xué)作用之間的高度有機(jī)結(jié)合，使被拋光的晶圓表面達(dá)到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。根據(jù)不同工藝制程和技術(shù)節(jié)點(diǎn)的要求，每一片晶圓在生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)經(jīng)歷幾道甚至幾十道的CMP拋光工藝步驟。

CMP工藝原理圖

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢(xún)發(fā)布的《2019-2025年中國(guó)CMP拋光機(jī)行業(yè)市場(chǎng)供需預(yù)測(cè)及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》

    二、CMP材料發(fā)展現(xiàn)狀

    CMP技術(shù)所采用的設(shè)備及消耗品包括：拋光機(jī)、拋光液、拋光墊、后CMP清洗設(shè)備、拋光終點(diǎn)測(cè)及工藝控制設(shè)備、廢物處理和檢測(cè)設(shè)備等。CMP設(shè)備主要分為兩部分，即拋光部分和清洗部分，拋光部分由4部分組成，即3個(gè)拋光轉(zhuǎn)盤(pán)和一個(gè)圓片裝卸載模塊。清洗部分負(fù)責(zé)圓片的清洗和甩干，實(shí)現(xiàn)圓片的“干進(jìn)干出”。

    1.拋光墊：CMP工藝技術(shù)核心

    拋光墊是輸送和容納拋光液的關(guān)鍵部件，在化學(xué)機(jī)械拋光的過(guò)程中，拋光墊的作用是：1）把拋光液有效均勻地輸送到拋光墊的不同區(qū)域；2）將拋光后的反應(yīng)物、碎屑等順利排出，達(dá)到去除效果；3）維持拋光墊表面的拋光液薄膜，以便化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行；4）保持拋光過(guò)程的平穩(wěn)、表面不變形,以便獲得較好的晶片表面形貌；

    根據(jù)數(shù)據(jù)，CMP拋光墊市場(chǎng)主要供應(yīng)商為美國(guó)陶氏化學(xué)，市場(chǎng)份額高達(dá)79%，陶氏的20英寸拋光墊占據(jù)了85%的市場(chǎng)份額，30英寸的市占率則更高。排名第二的是美國(guó)Cabot公司，所占市場(chǎng)份額為5%，其次是ThomasWest、FOJIBO、JSR，所占市場(chǎng)份額分別為4%、2%、1%。

陶氏壟斷全球拋光墊市場(chǎng)

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    2.拋光液：CMP技術(shù)中成本最高的部分

    拋光液是一種不含任何硫、磷、氯添加劑的水溶性?huà)伖鈩哂辛己玫娜ビ臀?，防銹，清洗和增光性能，并能使金屬制品超過(guò)原有的光澤。產(chǎn)品性能穩(wěn)定、無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。拋光液的主要產(chǎn)品可以按主要成分的不同分為以下幾大類(lèi)：金剛石拋光液（多晶金剛石拋光液、單晶金剛石拋光液和納米金剛石拋光液）、氧化硅拋光液（即CMP拋光液）、氧化鈰拋光液、氧化鋁拋光液和碳化硅拋光液等幾類(lèi)。CMP拋光液的主要作用是為拋光對(duì)象提供研磨及腐蝕溶解。

    更先進(jìn)的邏輯芯片工藝會(huì)要求拋光新的材料，為CMP拋光材料帶來(lái)了更多的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)，例如14nm以下邏輯芯片工藝要求的關(guān)鍵CMP工藝將達(dá)到20步以上，使用的拋光液將從90nm的五六種拋光液增加到二十種以上，種類(lèi)和用量迅速增長(zhǎng)；7nm及以下邏輯芯片工藝中CMP拋光步驟甚至可能達(dá)到30步，使用的拋光液種類(lèi)接近三十種。此外，存儲(chǔ)芯片由2DNAND向3DNAND技術(shù)變革，也會(huì)使CMP拋光步驟近乎翻倍。即使是同一技術(shù)節(jié)點(diǎn)，不同客戶(hù)的技術(shù)水平和工藝特點(diǎn)不同，對(duì)拋光材料的需求也不同。

CMP拋光步驟隨邏輯芯片技術(shù)進(jìn)步增加

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CMP拋光步驟隨存儲(chǔ)芯片技術(shù)進(jìn)步增加

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    拋光液方面，全球化學(xué)機(jī)械拋光液市場(chǎng)主要被美國(guó)和日本企業(yè)所壟斷，包括美國(guó)的CabotMicroelectronics、Versum和日本的Fujimi等。美國(guó)的Cabot全球拋光液市場(chǎng)占有率最高，但已從2000年約80%下降至2017年約35%，這表明全球拋光液市場(chǎng)朝向多元化發(fā)展，地區(qū)本土化自給率提升。2018年度，Cabot銷(xiāo)售總收入5.9億美元，其中，鎢拋光液、電介質(zhì)拋光其他金屬拋光液銷(xiāo)售收入4.61億美元，總占比78.28%，分別占比42.88%、23.65%、11.75%。

Cabot2018年?duì)I業(yè)收入結(jié)構(gòu)（按產(chǎn)品）

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    根據(jù)數(shù)據(jù)，2018年全球CMP拋光材料市場(chǎng)規(guī)模為20.1億美元，其中拋光液和拋光墊市場(chǎng)規(guī)模分別為12.7億美元和7.4億美元，中國(guó)拋光液市場(chǎng)規(guī)模約16億人民幣，預(yù)計(jì)2017-2020年全球CMP拋光材料市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率為6%。

2010-2022年全球CMP拋光材料市場(chǎng)規(guī)模

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