2018年CMP行业概况及CMP材料发展规模、市场格局分析[图]

    一、化学机械抛光技术概括

    化学机械抛光技术(CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，这种工艺是为了能够获得既平坦、又无划痕和杂质玷污的表面而专门设计的。CMP的主要工作原理是在一定的压力及抛光液的存在下，被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，借助纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用之间的高度有机结合，使被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。根据不同工艺制程和技术节点的要求，每一片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道的CMP抛光工艺步骤。

CMP工艺原理图

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    相关报告：智研咨询发布的《2019-2025年中国CMP抛光机行业市场供需预测及发展前景预测报告》

    二、CMP材料发展现状

    CMP技术所采用的设备及消耗品包括：抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。CMP设备主要分为两部分，即抛光部分和清洗部分，抛光部分由4部分组成，即3个抛光转盘和一个圆片装卸载模块。清洗部分负责圆片的清洗和甩干，实现圆片的“干进干出”。

    1.抛光垫：CMP工艺技术核心

    抛光垫是输送和容纳抛光液的关键部件，在化学机械抛光的过程中，抛光垫的作用是：1）把抛光液有效均匀地输送到抛光垫的不同区域；2）将抛光后的反应物、碎屑等顺利排出，达到去除效果；3）维持抛光垫表面的抛光液薄膜，以便化学反应充分进行；4）保持抛光过程的平稳、表面不变形,以便获得较好的晶片表面形貌；

    根据数据，CMP抛光垫市场主要供应商为美国陶氏化学，市场份额高达79%，陶氏的20英寸抛光垫占据了85%的市场份额，30英寸的市占率则更高。排名第二的是美国Cabot公司，所占市场份额为5%，其次是ThomasWest、FOJIBO、JSR，所占市场份额分别为4%、2%、1%。

陶氏垄断全球抛光垫市场

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    2.抛光液：CMP技术中成本最高的部分

    抛光液是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂，具有良好的去油污，防锈，清洗和增光性能，并能使金属制品超过原有的光泽。产品性能稳定、无毒，对环境无污染。抛光液的主要产品可以按主要成分的不同分为以下几大类：金刚石抛光液（多晶金刚石抛光液、单晶金刚石抛光液和纳米金刚石抛光液）、氧化硅抛光液（即CMP抛光液）、氧化铈抛光液、氧化铝抛光液和碳化硅抛光液等几类。CMP抛光液的主要作用是为抛光对象提供研磨及腐蚀溶解。

    更先进的逻辑芯片工艺会要求抛光新的材料，为CMP抛光材料带来了更多的增长机会，例如14nm以下逻辑芯片工艺要求的关键CMP工艺将达到20步以上，使用的抛光液将从90nm的五六种抛光液增加到二十种以上，种类和用量迅速增长；7nm及以下逻辑芯片工艺中CMP抛光步骤甚至可能达到30步，使用的抛光液种类接近三十种。此外，存储芯片由2DNAND向3DNAND技术变革，也会使CMP抛光步骤近乎翻倍。即使是同一技术节点，不同客户的技术水平和工艺特点不同，对抛光材料的需求也不同。

CMP抛光步骤随逻辑芯片技术进步增加

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CMP抛光步骤随存储芯片技术进步增加

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    抛光液方面，全球化学机械抛光液市场主要被美国和日本企业所垄断，包括美国的CabotMicroelectronics、Versum和日本的Fujimi等。美国的Cabot全球抛光液市场占有率最高，但已从2000年约80%下降至2017年约35%，这表明全球抛光液市场朝向多元化发展，地区本土化自给率提升。2018年度，Cabot销售总收入5.9亿美元，其中，钨抛光液、电介质抛光其他金属抛光液销售收入4.61亿美元，总占比78.28%，分别占比42.88%、23.65%、11.75%。

Cabot2018年营业收入结构（按产品）

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    根据数据，2018年全球CMP抛光材料市场规模为20.1亿美元，其中抛光液和抛光垫市场规模分别为12.7亿美元和7.4亿美元，中国抛光液市场规模约16亿人民币，预计2017-2020年全球CMP抛光材料市场规模年复合增长率为6%。

2010-2022年全球CMP抛光材料市场规模

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