CMP拋光材料行業(yè)簡(jiǎn)析

CMP拋光材料行業(yè)簡(jiǎn)析ⅠCMP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(chēng)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(xiàn)，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、芯片制造與封裝工藝晶圓制造主要包括7大流程，分別是擴(kuò)散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長(zhǎng)、化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）、金屬化，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)、集成電路制造、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%。拋光液工藝復(fù)雜，種類(lèi)繁多拋光液是一種由去離子水、磨料、PH值調(diào)節(jié)劑、氧化劑以及分散劑等添加劑組成的水溶性試劑。在拋光的過(guò)程中，拋光液中的氧化劑等成分與硅片表面材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在表面產(chǎn)生一層化學(xué)反應(yīng)薄膜，后由拋光液中的磨粒在壓力和摩擦的作用下將其去除，最終實(shí)現(xiàn)拋光。ⅡCMP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(zhuān)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)ICInsights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)統(tǒng)計(jì)，截至2021年，我國(guó)6英寸及以下晶圓制造線(xiàn)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(chē)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(lèi)，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(zhuān)用集成電路）路線(xiàn)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(xiàn)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。政策扶持+產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移+技術(shù)發(fā)展，半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)縱觀半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展史，1950s貝爾實(shí)驗(yàn)室嘗試開(kāi)發(fā)首塊集成電路，半導(dǎo)體光刻膠由此誕生，此后根據(jù)摩爾定律，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目每隔兩年便會(huì)增加一倍，光刻膠產(chǎn)業(yè)不斷推進(jìn)。在新興終端市場(chǎng)需求配合國(guó)家政策扶持下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)歷了美國(guó)誕生、日本壟斷兩大階段，現(xiàn)今伴隨著5G、AI行業(yè)快速發(fā)展與國(guó)內(nèi)政策大力扶持，中國(guó)有望承接來(lái)自日本、韓國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，國(guó)產(chǎn)替代有望提升。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(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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。合理的溝槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠促進(jìn)拋光液流動(dòng)和分布，提高拋光效率。表面溝槽形狀、尺寸和傾斜角度都對(duì)拋光效果產(chǎn)生影響。目前我國(guó)拋光墊專(zhuān)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(zhuān)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(lài)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(hù)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(hù)的關(guān)鍵材料。因此，拋光材料下游客戶(hù)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(mǎn)足客戶(hù)對(duì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和性能的要求，才能成為下游客戶(hù)的合格供應(yīng)商。下游客戶(hù)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(hù)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%）、ThomasWest（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(mén)哈斯，獲得了CMP拋光墊技術(shù)和完善的專(zhuān)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。拋光液：多年被美日企業(yè)壟斷，本土自給率有所提升拋光液根據(jù)應(yīng)用需求不同，可分為硅、銅、鎢等各種類(lèi)型拋光液，配方各有差異，產(chǎn)品品種繁多。2019年，全球拋光液CR5達(dá)到67%，市場(chǎng)集中度較高，其中Cabot占比第一，達(dá)到33%。其他公司分別為日立（13%）、富士美（10%）、Versum（9%）與中國(guó)企業(yè)安集科技（2%）。與拋光墊相比，拋光液市場(chǎng)份額相對(duì)分散，中國(guó)企業(yè)自給率有望迎來(lái)大幅提升。從具體產(chǎn)品來(lái)看，中國(guó)企業(yè)在銅拋光液的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手主要為Fujifilm與Merck等，鎢拋光液的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是Cabot等，二氧化鈰為基礎(chǔ)的拋光液的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手包括Asahi、Hitachi、Merck和Cabot等。占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)的行業(yè)龍頭Cabot產(chǎn)品覆蓋鋁、銅、鎢等金屬拋光液，產(chǎn)品種類(lèi)齊全。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(lèi)核心“卡脖子”進(jìn)口替代類(lèi)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(xiāo)售受終端硒鼓產(chǎn)品銷(xiāo)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：CMP業(yè)務(wù)高速發(fā)展，新增利潤(rùn)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)品占比持續(xù)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(lèi)核心“卡脖子”進(jìn)口替代類(lèi)創(chuàng)新材料的平臺(tái)型公司，目前重點(diǎn)聚焦半導(dǎo)體CMP制程工藝材料、半導(dǎo)體顯示材料與半導(dǎo)體先進(jìn)封裝材料三個(gè)細(xì)分板塊。2018-2022年，公司CMP拋光墊材料實(shí)現(xiàn)營(yíng)收由314.89萬(wàn)元大幅提升至4.57億，營(yíng)收占比由0.24%提升至16.79%。根據(jù)2022年報(bào)披露，公司2022年實(shí)現(xiàn)CMP拋光墊收入4.57億元，同比提升48.70%，占比為16.79%。伴隨公司在建項(xiàng)目的持續(xù)放量，關(guān)鍵原材料自主化持續(xù)推進(jìn)，常規(guī)型號(hào)原料均實(shí)現(xiàn)自研自產(chǎn)，公司拋光墊毛利率逐漸提升，由2018年的16.06%大幅上升至2022年的65.54%，盈利能力顯著提升。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(lèi)，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%，達(dá)到49.97%。安集科技：深耕高端半導(dǎo)體領(lǐng)域，涵蓋集成電路“拋光、清洗、沉積”三大工藝公司自成立之初就