2020年CMP抛光材料市场需求规模及发展潜力分析

日期: 2020-09-29
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2020年CMP抛光材料市场需求规模及发展潜力分析

 

  CMP化学机械抛光工艺是半导体制造过程中的关键流程之一,利用了磨损中的“软磨硬”原理,即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光。通过化学和机械的综合作用,从而避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点。

  抛光材料是CMP工艺过程中必不可少的耗材,根据功能的不同,可以划分为抛光垫、抛光液、调节器、清洁剂等。目前,CMP抛光材料主要以抛光液和抛光垫为主。抛光材料制备技术门槛较高,其中抛光垫的技术壁垒在于沟槽设计及提高寿命改良,抛光液的技术壁垒在于调整抛光液组成以改善抛光效果。对于抛光垫而言合理的沟槽设计帮助抛光液流动并带走切削的细屑,使晶圆表面最终能形成完美的镜面效果,另一方面作为耗材下游晶圆厂对抛光垫使用寿命的要求越来高,因此沟槽设计与使用寿命提高是抛光垫生产过程中的核心技术壁垒。抛光液的配方则是影响抛光效果的决定性因素。各大公司和研究机构通常非常注重抛光液配方的研究,同时根据抛光对象的不同对抛光液的组成进行调整,以获得较好的抛光速率和抛光效果。2017年,抛光液、抛光垫、调节器、清洁剂及其他CMP抛光材料所占市场份额分别为48.1%、31.6%、9.8%、5.4%、5.1%。随着集成电路芯片工艺制程技术的不断进步,芯片的集成度不断提高,使得晶圆制造对硅片表面的平整度要求也不断提高,因此对CMP工艺的需求不断增加。例如,深亚微米DRAM所需的硅片需进行3-6次CMP,深亚微米MPU需进行9-13次CMP。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国CMP抛光材料市场竞争策略及投资可行性研究报告》统计数据显示:2015年全球CMP抛光材料市场规模达到15.9亿美元,到2017年达到17.2亿美元。目前全球抛光垫市场主要被陶氏化学公司所垄断,市场份额超过80%,其他供应商还包括日本东丽、3M、台湾三方化学、卡博特等公司。抛光液方面,目前主要的供应商包括日本Fujimi、日本Hinomoto Kenmazai,美国卡博特、杜邦、Rodel、Eka,韩国ACE等公司,占据全球90%以上的市场份额。化学机械抛光(CMP)是化学腐蚀与机械磨削相结合的一种抛光方法,是集成电路制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。CMP抛光材料具体可分为抛光液、抛光垫、调节器、清洁剂等。目前,抛光液和抛光垫的市场规模占比最大,2018年,抛光液和抛光垫占CMP抛光材料市场的比重分别为49%和33%。2019年,全球抛光垫和抛光液的市场规模分别为7亿美元和12亿美元,较2018年有所增长。由于工艺制程和技术节点不同,每片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道CMP抛光工艺。随着未来芯片尺寸不断减小的趋势,CMP抛光的步骤将不断增加,对CMP材料的需求也将不断增加。鉴于中国大陆已是全球最大的半导体市场,半导体材料作为半导体产业的重要组成,未来的发展潜力巨大。CMP抛光材料在集成电路制造成本中约占8%左右,是半导体产业中的高端耗材,与下游芯片产量息息相关。 CMP抛光材料行业门槛较高,具有一定的技术、专利壁垒、资质壁垒。在专利壁垒方面,以抛光垫举例,2019年我国抛光垫专利申请数量为20个,占据全球专利申请总数的20%左右;在技术方面,CMP抛光材料生产工艺复杂,且产品指标、配方、参数对于结果影响较大,因此企业需要耗费大量的时间成本进行实验;资质壁垒,新产品测试流程复杂,一般需要一年时间进行产品认证。随着全球半导体产业快速发展,2017年全球抛光材料市场规模达到17.2亿美元,到2019年市场规模达到20.0亿美元。近几年,全球半导体产业逐渐向我国转移,国内半导体产业快速发展,对于CMP抛光材料需求持续攀升,成为全球CMP抛光材料需求增长最快的国家之一,2019年我国CMP抛光材料市场规模达到4.5美元左右,未来具有较大的发展前景。同时,随着国家政策对“半导体和集成电路”产业的支持,我国半导体材料国产化、本土化的供应进程将加快。2019年12月,据工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》显示,在集成电路应用领域,CMP抛光液和CMP抛光垫均有入选。CMP抛光材料种类较多,主要有抛光液、抛光垫、调节器、清洁剂等产品,其中抛光液需求最高,占比达到50%;其次是抛光垫,占比为30%;调节器排在第三,占比为9%。抛光垫决定了CMP工艺的基础抛光效果,是CMP抛光材料中重要组成部分,随着国内半导体产业快速发展,国内抛光垫市场需求持续增长,预计至2025年我国CMP抛光垫市场规模可达到4亿美元。

受半导体产业发展带动,全球以及我国CMP抛光材料市场需求持续攀升,行业发展前景较好。目前全球CMP抛光材料基本被外企占据,我国企业份额较小,且由于行业壁垒较高,因此新进入企业发展难度较大。由于工艺制程和技术节点不同,每片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道CMP抛光工艺。随着未来芯片尺寸不断减小的趋势,CMP抛光的步骤将不断增加,对CMP材料的需求也将不断增加。鉴于中国大陆已是全球最大的半导体市场,半导体材料作为半导体产业的重要组成,未来的发展潜力巨大。


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