与此前普遍使用的机械抛光相比✿◈✿★,化学机械抛光能使硅片表面变得更加平坦✿◈✿★,并且还具有加工成本低及加工方法简单的优势✿◈✿★,因而成为目前最为普遍的半导体材料表面平整技术✿◈✿★。
首先是介于工件表面和抛光垫之间的抛光液中的氧化剂✿◈✿★、催化剂等于工件表面材料进行化学反应✿◈✿★,在工件表面产生一层化学反应薄膜✿◈✿★;
然后由抛光液中的磨粒和由高分子材料制成的抛光垫通过机械作用将这一层化学反应薄膜去除✿◈✿★,使工件表面重新裸露出来✿◈✿★,然后再进行化学反应✿◈✿★。
不同工序根据目的的不同✿◈✿★,分别需要不同的抛光压力✿◈✿★、抛光液组分✿◈✿★、pH值✿◈✿★、抛光垫材质✿◈✿★、结构及硬度等✿◈✿★。
STI(Shallow Trench Isolation)即浅沟槽隔离层✿◈✿★,他的作用主要是用氧化层来隔开各个门电路(Gate)✿◈✿★,使各门电路之间互不导通✿◈✿★。
在钨✿◈✿★、铜✿◈✿★、Poly等各类CMP环节之中✿◈✿★,其实本质上都是将电门之间的缝隙填充完后✿◈✿★,对于不同部分的研磨✿◈✿★,使晶圆表面实现平坦化或者使需要暴露出来的材质正好暴露在外✿◈✿★。
从半导体材料来看✿◈✿★, 至2020年全球市场规模在539.0亿美元✿◈✿★,较2019年同比增长2.2%✿◈✿★。
而由于半导体芯片存在较大的价格波动✿◈✿★,但是作为上游原材料的价格相对较为稳定✿◈✿★,因此半导体材料可以被誉为半导体行业中的剔除价格方面最好的参考指标之一✿◈✿★。
此外看到当前半导体市场由于5G时代到来✿◈✿★,进而推动下游电子设备硅含量的大增✿◈✿★,带来的半导体需求的快速增长✿◈✿★,直接推动了各个晶圆厂商的扩产规划美味关系儿媳妇苏暖✿◈✿★。
而芯片的制造更是离不开最上游的材料环节✿◈✿★,因此我们有望看到全球以及中国半导体市场规模的飞速增长✿◈✿★。
在全球半导体材料的需求格局之中✿◈✿★,中国大陆从2011年的10%的需求占比✿◈✿★,至2019年已经达到占据全球需求总量的16.7%✿◈✿★,仅次于中国台湾(21.7%)及韩国(16.9%)✿◈✿★,位列全球第二✿◈✿★。
随着整个半导体产业的持续增长✿◈✿★,以及中国大陆不断新建的代工产能✿◈✿★,我们有望看到中国大陆半导体材料市场规模增速将会持续超越全球ballbet贝博体育app✿◈✿★,荣登第一✿◈✿★。
在2019年期间✿◈✿★,整个半导体材料521亿美元的市场规模之中✿◈✿★,半导体晶圆制造材料占据了约63%✿◈✿★,达到了328亿元✿◈✿★。
其中CMP环节占了整体原材料占比的6.9%✿◈✿★,而在其中抛光液及抛光垫分别占据了49%及33%的比重✿◈✿★,通过对于2020年半导体材料市场的统计数据来看✿◈✿★,可以得出在2020年全球CMP 抛光液及 CMP 抛光垫市场规模约在18.2亿美元及12.3亿美元贝博ballbet体育✿◈✿★,✿◈✿★。
并且对应中国大陆半导体材料在全球占比约为16.7%的基础上✿◈✿★,可以测算出中国大陆的CMP 抛光液及抛光垫市场空间约为20.4亿元人民币及13.8亿元人民币(假设汇率为6.7)✿◈✿★。
但是中国大陆作为全球范围内晶圆扩产规划最大之一的国家✿◈✿★,我们认为随着中国晶圆产能逐步的投建✿◈✿★,将会为中国大陆对于CMP耗材的需求有着巨大的提升✿◈✿★。
根据IC Insight 的统计及预估BALLBET官网✿◈✿★,在不包含三星✿◈✿★、英特尔等IDM类型晶圆代工市场而言✿◈✿★,2020年纯晶圆代工市场或实现了约19%的增长✿◈✿★,达到了677亿美元的市场规模✿◈✿★,是过去多年以来最高的增速幅度✿◈✿★。
而随着 5G 带来的硅含量渗透的景气及需求的爆发✿◈✿★,未来市场预计将持续增长✿◈✿★,至2024年IDM+Pure-Play Foundry 将会有合计约1075亿美元的市场规模✿◈✿★。
此外不仅市场规模在不断的提升✿◈✿★,看到全球12寸硅片的产能的增长情况✿◈✿★,根据SEMI在2020年10月的《300mm Fab Outlook to 2024》报告所述✿◈✿★,在2019年全球12寸晶圆的产能超过540万片/月✿◈✿★,至2024年之时✿◈✿★,全球12寸晶圆产能将会超过720万片/月✿◈✿★。
全球半导体制造商在2020年至2024年将持续提高 8 寸晶圆厂产能✿◈✿★,预计增加95万片/月BALLBET官网✿◈✿★,复合增速将达到17%✿◈✿★,至2024年将会达到660万片/月的最高历史记录✿◈✿★。
而这其中✿◈✿★,中国占据大多数产能✿◈✿★,在2021年已经达到了18%✿◈✿★,在未来的产能不断扩张的情况下✿◈✿★,有望占比持续提高BALLBET官网✿◈✿★!✿◈✿★。
此外✿◈✿★,随着全球代工行业景气度持续超预期✿◈✿★,且持续求有望较强✿◈✿★,2021年各大晶圆厂的 Capex 支出规划更是纷纷明显提升✿◈✿★。
客观上导致(1)5G/HPC需求下✿◈✿★,先进制程还是不够用✿◈✿★;(2)传统需求增长下✿◈✿★,成熟产能也开始捉襟见肘✿◈✿★。
虽然晶圆厂提升资本开支✿◈✿★,但是行业紧张局面仍需 1-2 年后才有望缓解✿◈✿★。产能紧张传导至晶圆代工扩产✿◈✿★,2021年资本开支密集上升✿◈✿★。
中芯国际2021年资本维持高位✿◈✿★,达到 43 亿美金(大部分用于扩成熟制程✿◈✿★,尤其是 8 寸数量扩 4.5 万片/月)✿◈✿★。
同时随着芯片制程的提高带动的抛光材质技术要求的提升✿◈✿★,以及整体半导体芯片市场的复苏✿◈✿★,我们可以预期到未来 CMP 市场的量*价的双重增高✿◈✿★。
从NAND FLASH的角度看✿◈✿★,全球现在 3D NAND FLASH 的占比在不断上升✿◈✿★,而其中的核心原因是3D NADN FLASH可以在单位面积上实现更大的存储空间✿◈✿★,举例来说✿◈✿★,2D NAND FLASH 就如同单位平地上盖的平房✿◈✿★,而3D NAND FLASH就是在同样单位平地上盖起的高楼大厦BALLBET官网✿◈✿★,虽然对于存储厂商而言技术难度跃迁十分巨大✿◈✿★,但是可以提供更大的存储空间✿◈✿★,满足了这个时代对于芯片小型化高容量的要求✿◈✿★。
从HIS统计的3D和2D NAND FLASH的占比也在不断变化✿◈✿★,从16年来看✿◈✿★,3D NAND FLASH的占比约为15%✿◈✿★,至20Q2时整体占比已经超过了95%✿◈✿★,可以看到3D NAND FLASH已然成为当前及未来的主流发展方向✿◈✿★,且未来的存储厂的扩产也都会集中于此✿◈✿★。
从Logic芯片的角度来看✿◈✿★,由于制程越高✿◈✿★,单位成本相对性降低✿◈✿★,看到台积电从20Q1开始至21Q1的各制程占收入之比✿◈✿★,可以看到在28nm及其以上的制程收入占比从45%降低至37%✿◈✿★,其中 5nm 制程从0%提升至14%(20Q4达到20%)✿◈✿★。
由此可见整体芯片制程不断的向更先进制程的方向发展✿◈✿★,而其中将会带动各类集成电路晶圆制造材料的使用量不断地提升✿◈✿★。
另一方面对于逻辑芯片制程的提高半导体产业链✿◈✿★,✿◈✿★,单片晶圆的抛光次数也从28nm所需要的约400次提升至 5nm的超过1200次✿◈✿★。
而对于 CMP 抛光垫和抛光液均属于日常耗材✿◈✿★,故随着CMP步骤以及抛光次数的增长✿◈✿★,对于 CMP 抛光垫及抛光液的需求也将逐步增加✿◈✿★。
目前市场上抛光垫目前主要被陶氏化学公司所垄断✿◈✿★,市场份额达到90%左右✿◈✿★,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✿◈✿★,合计份额在10%左右✿◈✿★。
目前主要的供应商包括日本Fujimi✿◈✿★、日本HinomotoKenmazai✿◈✿★,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✿◈✿★,国内这一市场主要依赖进口✿◈✿★,国内仅有部分企业可以生产✿◈✿★,但也体现了国内逐步的技术突破美味关系儿媳妇苏暖✿◈✿★,以及进口替代市场的巨大✿◈✿★。
之所以 CMP 抛光垫及抛光液在全球竞争格局中分别呈现类龙头垄断及高度集中的寡头垄断的格局的核心原因✿◈✿★,我们认为主要是✿◈✿★:
1✿◈✿★、CMP 在晶圆制造环节成本占比较小✿◈✿★,Slurry 和 Pad合计占晶圆制造成本的5.7%✿◈✿★,如若进行替代✿◈✿★,潜在损失的机会成本较大✿◈✿★,晶圆厂对于替换的动力较小✿◈✿★;
2✿◈✿★、陶氏(抛光垫)✿◈✿★、卡博特(抛光液)美味关系儿媳妇苏暖✿◈✿★、及其他厂商在半导体耗材行业已经深耕数十年✿◈✿★,全球晶圆厂与其长期合作下✿◈✿★,对于产品及制程变更的粘性极高✿◈✿★;
3✿◈✿★、龙头厂商产品布局更为齐全✿◈✿★,可为晶圆厂提供全套耗材解决方案✿◈✿★,后进入者产品需求无法做到龙头一样的覆盖面✿◈✿★,致使替换难度较高美味关系儿媳妇苏暖✿◈✿★。
然而随着中国晶圆厂的大规模 8 寸及 12 寸晶圆产能扩产✿◈✿★,中国内资 CMP 抛光垫及抛光液厂商有望受益于此进入该行业实现国产替代美味关系儿媳妇苏暖✿◈✿★。
如上文所述✿◈✿★,中国将会在未来成为全球最大的新增晶圆产能国✿◈✿★,而当前及未来可以实现国产替代的原因如下✿◈✿★:
根据我们对于国产替代环境的过去与现在的对比✿◈✿★,可以看到中国内资厂商将迎来一个国产替代的机会窗口✿◈✿★。
除此之外✿◈✿★,在未来随着产品在新晶圆产线上的稳定使用✿◈✿★,有望将加速在老产线上的替代✿◈✿★,实现对于国产晶圆产线的全面替代✿◈✿★。
而在这个过程当中✿◈✿★,我们关注到当前两大耗材✿◈✿★:CMP抛光垫✿◈✿★,及CMP抛光液✿◈✿★,中国厂商仅有鼎龙股份✿◈✿★,及安集科技实现了较好的产品布局✿◈✿★,并且在客户端均实现放量✿◈✿★。
基于此情况✿◈✿★,我们认为随着国产替代的需求不断提高✿◈✿★,CMP环节又没有其他参与者可以与之媲美BALLBET官网✿◈✿★,在未来中国CMP两大耗材有望同样实现国际格局的复制✿◈✿★,鼎龙股份及安集科技有望实现对于较高的有效营收(市场空间虽不大✿◈✿★,但是未来增量巨大✿◈✿★,此外鼎龙股份及安集科技有望实现国内市场的高市占率✿◈✿★,得到较大的有效营收)
鼎龙股份作为当前国内为数不多的CMP抛光垫厂商✿◈✿★,且是国内唯一拥有自我产权并实现量产放量的CMP抛光垫厂商✿◈✿★,当前已然实现了在多个客户的逐步放量✿◈✿★,并且受益于不断扩大的市场份额✿◈✿★,产品质量的良好口碑✿◈✿★,公司强大的技术实力和精细化的服务支持✿◈✿★,公司行业地位显著提升BALLBET全站app✿◈✿★,✿◈✿★。
当前公司 CMP 抛光垫研发研发聚焦于 28nm 以下先进制程新产品开发✿◈✿★,并和客户保持非常紧密的技术合作模式✿◈✿★,目前各项测试进展顺利✿◈✿★。公司在新工艺开发✿◈✿★,关键的原材料开发方面也在持续发力✿◈✿★,保障公司在技术和产品方面持续的竞争力✿◈✿★。
生产在保障产品质量稳定性的基础上BALLBET官网✿◈✿★,在生产效率提升✿◈✿★,体系管理方面都有较大突破✿◈✿★。此外✿◈✿★,公司“集成电路用 12 英寸晶圆 CMP 氧化物用抛光垫”项目荣获第四届“IC 创新奖”技术创新奖✿◈✿★,这也是业界对公司技术创新能力的肯定✿◈✿★。
此外公司 CMP 业务扭亏转盈✿◈✿★,在21Q1实现了高盈利能力✿◈✿★,更将助力国产替代产业化进一步发展✿◈✿★。21Q1公司 CMP(鼎汇微)实现收入 4007 万元✿◈✿★,净利润 1029 万元✿◈✿★,净利率 25.68%✿◈✿★。
随着公司逐步加强 CMP 原材料的自产化✿◈✿★,打通上下游整合后✿◈✿★,公司 CMP Pad 业务实现高利润率✿◈✿★;此外公司不断突破客户✿◈✿★,开发新工艺✿◈✿★,并且持续扩产的节奏帮助公司在技术✿◈✿★、产品✿◈✿★、产能上紧跟行业发展需求及势头✿◈✿★,加速 CMP Pad 国产替代产业化的 速度✿◈✿★。
当前公司拳头产品铜(含阻挡层)已经在多方客户实现突破✿◈✿★,14nm稳定量产的同时✿◈✿★,10-7nm逐步突破✿◈✿★,并且突破逻辑✿◈✿★、存储两大领域✿◈✿★。
在光刻胶去除剂方面✿◈✿★,公光刻胶去除剂已量产并且持续扩大应用✿◈✿★;28nm技术节点后段硬掩模工艺光刻胶去除剂的验证工作正在按计划进行✿◈✿★,以加快实现国产化供应✿◈✿★;14nm技术节点后段蚀刻残留物去除剂的研究仍在按计划进行✿◈✿★。
安集科技从铜向钨✿◈✿★,钨向氧化物方向的品类推展将进一步实现国产替代✿◈✿★,完成对自身潜力的进一步提高✿◈✿★。