2023年中国CMP设备行业发展现状：行业技术壁垒较高，国产替代空间广阔[图]

CMP设备唐艳 2024-01-03 09:16 来源：智研咨询

内容概要：近年来，在5G、物联网、汽车电子、云计算等需求的推动下，中国半导体产业快速发展，进而带动半导体设备行业的发展。在此背景下，CMP作为半导体制造领域中的重要工具也将得到快速发展，2022年中国大陆CMP设备行业市场规模增长至6.7亿美元，较上年增长36.73%。但由于行业技术壁垒较高，大量专利均由国外厂商所占有，加之国内企业起步较晚，导致CMP国产化率较低，进口依赖程度较高。

关键词：CMP设备、半导体设备、市场规模、进出口规模

一、CMP设备主要应用于半导体制造领域

CMP设备是CMP技术应用的载体，集摩擦学、表/界面力学、分子动力学、精密制造、化学化工、智能控制等多领域最先进技术于一体，是集成电路制造设备中较为复杂和研制难度较大的设备之一。同时，由于铜连线在微处理器生产中广泛引用，因此作为唯一能够抛光铜金属层的CMP设备更是成为芯片制造厂商必需的重要工具。目前，CMP设备主要分为抛光部分和清洗部分，其中抛光部分包括抛光头、研磨盘；清洗部分包括清洗刷、供液系统等组成。抛光头主要是为了防止晶圆在抛光过程中产生位移，同时向下施加压力。研磨盘对晶圆起到一个支撑作用，承载抛光垫并带动其转动并对抛光头压力大小、转动速度、开关动作等进行控制。清洗刷主要用于CMP后清洗环节，保证晶圆干进干出。重点监测设备用于检测CMP工艺是否把材料磨到正确的厚度，从而避免过薄过厚带来的负面影响。

CMP设备主要用于半导体制造领域，根据应用端需求，CMP设备主要分为8英寸CMP设备、12英寸CMP设备和6/8英寸兼容CMP设备。半导体产业链可分为晶圆材料制造、半导体设计、半导体制造、封装测试四大环节，除了半导体设计环节，其他领域均有CMP设备应用。在晶圆材料制造环节，在完成拉晶、切割、研磨环节后，在抛光环节需要应用CMP设备得到平整的晶圆材料。在半导体制造环节，半导体制造过程按照技术分工可分为薄膜沉积、CMP、光刻及显影、刻蚀、离子注入等工艺，半导体制造中的CMP工艺环节是CMP设备最主要的应用场景。在封装测试环节，CMP设备主要应用于先进封装测试环节，其中硅通孔技术、2.5D转接板、3D IC等环节将应用到大量CMP工艺。

二、半导体设备快速发展，带动CMP设备行业持续增长

CMP设备在半导体产业链中扮演着重要角色，其市场规模与半导体市场息息相关。半导体产业是现代电子工业的核心，随着科技的不断发展，半导体设备市场也得到了持续的推动和发展。目前，全球半导体设备市场规模逐渐扩大，据统计，2017-2018年，全球半导体设备市场规模处于增长状态；2019年受汽车、消费电子等产品需求下滑，全球半导体市场需求不振，全球半导体设备市场规模同比下降7.41%，达597.5亿美元；2020年全球半导体市场逐渐回暖，半导体设备市场规模同比增长19.15%，达711.9亿美元；随后全球半导体设备市场规模持续上涨，2022年增长至1076.4亿美元，同比上涨4.87%。

随着全球半导体设备市场规模的增长，全球CMP设备的市场规模也随之高增。根据 SEMI 数据，2018年全球CMP设备的市场规模为25.82亿美元，2019-2020年受全球半导体景气度下滑影响，全球CMP设备市场规模短暂下滑；2021年受益于新一轮全球半导体上行周期晶圆厂持续扩产，全球CMP设备市场规模迅速回升至27.83亿美元；2022年达到27.78亿美元，市场规模整体保持稳定状态。

从2022年全球CMP设备市场区域结构占比来看，中国大陆CMP设备市场份额占全球的比重最高，为23.97%，且已连续3年保持全球第一，预计未来仍将保持领先地位；其次，中国台湾CMP设备市场份额占全球的比重排名第二，为23.69%；北美占比18.18%；韩国占比为26.27%；欧洲占比8.71%；日本占比5.36%；其他占比3.82%。

近年来，在5G、物联网、汽车电子、云计算等需求的推动下，中国半导体产业快速发展，进而带动半导体设备行业的发展。数据显示，2017年，中国半导体设备市场规模仅为554.18亿元，此后持续上涨，2022年上涨至2745.15亿元，较上年增长37.72%。预计未来在国家政策、市场需求的推动下，中国半导体设备将继续延续上升趋势，2023年将达到3032亿元，同比上涨10.45%。随着半导体设备的进一步发展，对高性能芯片和封装材料的需求不断增加，这促使半导体制造商不断提升生产工艺，其中抛光工艺对芯片的性能和质量有着重要影响，因此，CMP设备在半导体制造工艺中的需求将会持续扩大，未来发展空间巨大。

相关报告：智研咨询发布的《中国CMP设备行业市场全景调研及发展前景研判报告》

随着半导体、光电子、平板显示器等行业的快速发展，对高精度平坦化加工的需求不断增加，推动了CMP设备的市场需求。据统计，自2018年以来，我国CMP设备市场规模整体保持平稳状态，2020年中国大陆CMP设备市场规模出现下降，同比下降6.52%至4.3亿美元，2021年逐步回升至4.8亿美元，同比上升13.95%；2022年中国大陆CMP设备行业市场规模增长至6.7亿美元，较上年增长36.73%。目前，中国大陆是全球最大的电子终端消费市场和半导体销售市场，吸引着全球半导体产业向大陆转移，这将为CMP设备行业带来巨大的发展空间。

CMP设备市场集中度较高，行业大部分被国外龙头企业垄断。国外龙头企业起步较早，经过多年的发展，凭借资金、技术、客户资源、品牌等方面的优势，占据了全球和中国大陆地区CMP设备市场的主要份额。据有关数据统计，美国应用材料和日本荏原合计拥有全球CMP设备超过90%以上的市场份额，其中在14nm以下最先进制程工艺市场上，CMP设备完全由这两家国际巨头垄断。在国内，华海清科是我国CMP设备龙头企业，目前以实现8/12英寸系列CMP的研发与销售，并且是国内唯一一家实现12英寸CMP设备量产销售的厂商，打破此前国外垄断局面。此外，公司14nm先进制程工艺也已在客户端进入关键验证环节，表明CMP设备国产化率不断提高。

三、CMP设备技术壁垒较高，行业进口依赖程度较高

CMP设备是集多个学科最先进技术于一体的设备，需要保持精密的机械控制与干湿化学和机械间的平衡，具有较为复杂的研制难度，对技术、工艺、专利等有严格的要求，厂商竞争存在较高的技术壁垒。当前，CMP大量专利掌握在国外巨头手中，全球CMP设备行业处于高度垄断状态。而国内企业进入时间相对较晚，整体技术水平偏低。从专利申请量来看，2020年，我国CMP设备专利申请量逐年降低，2022年降至12个；2023年1-10月，我国CMP设备专利申请量为7个。总体来看，我国CMP设备专利申请数量较少，且处于下降趋势。预计未来随着国家政策的扶持，企业不断加强研发投入，国内企业CMP技术将不断提高。

从进出口情况来看，进口数量和金额均大于出口数量和金额，表明我国CMP设备对外依存度较高，未来国产替代空间广阔。2022年，中国CMP设备进口数量达到465台，较上年末增加49台；进口金额达到6.26亿美元，较上年末增加0.24亿美元；出口数量达到239台，较上年末增加204台；出口金额达到0.16亿美元，较上年末减少0.07亿美元，这主要是因为出口均价下降所致。2023年1-10月，中国CMP设备进口数量为344台，较上年末减少34台，但进口金额同比增加0.35亿美元至5.38亿美元；出口数量为205台，较上年末增加23台；出口金额则同比减少0.1亿美元至0.03亿美元。

从进口来源地来看，2023年1-10月，中国从日本进口CMP设备143台；从德国进口CMP设备63台；从新加坡进口CMP设备55台；从中国台湾进口CMP设备33台；从美国进口CMP设备28台；从韩国进口CMP设备17台；从马来西亚进口CMP设备3台；从中国香港、英国进口CMP设备均为1台。总体来看，日本是我国进口CMP设备数量最多的地区，这是由于日本CMP设备较为先进，加之与其他地区相比，我国与日本的紧密贸易关系使得中国更倾向于从日本进口CMP设备。