（文章來源：樂晴智庫）

在晶圓制造材料中，CMP拋光材料占據(jù)了7%的市場。根據(jù)不同工藝制程和技術(shù)節(jié)點(diǎn)的要求，每一片晶圓在生產(chǎn)過程中都會經(jīng)歷幾道甚至幾十道的CMP拋光工藝步驟。從0.35μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)開始，CMP技術(shù)成為了目前唯一可實(shí)現(xiàn)全局平坦化的關(guān)鍵技術(shù)。

化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)(CMP)全稱為Chemical Mechanical Polishing，是集成電路制造過程中實(shí)現(xiàn)晶圓全局均勻平坦化的關(guān)鍵工藝。集成電路制造過程好比建房子，每搭建一層樓層都需要讓樓層足夠水平齊整，才能在其上方繼續(xù)搭建另一層樓，否則樓面就會高低不平，影響整體可靠性，而這個使樓層整體平整的技術(shù)在集成電路中制造中用的就是化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)。

集成電路制造需要在單晶硅片上執(zhí)行一系列的物理和化學(xué)操作，工藝復(fù)雜，在單晶硅片制造和前半制程工藝中會多次用到CMP技術(shù)。在前半制程工藝中，主要應(yīng)用在多層金屬布線層的拋光中。由于IC元件采用多層立體布線，需要刻蝕的每一層都有很高的全局平整度，以保證每層全局平坦化。

與傳統(tǒng)的純機(jī)械或純化學(xué)的拋光方法不同，CMP是一種由化學(xué)作用和機(jī)械作業(yè)兩方面協(xié)同完成的拋光方法，能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓表面的高度（納米級）平坦化效果，是薄膜平坦化的最佳利器，進(jìn)而能夠改良芯片的整體結(jié)構(gòu)，提升芯片的綜合性能。

根據(jù)IC Insights統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018年全球CMP拋光材料市場規(guī)模為20.1億美元，其中拋光液和拋光墊市場規(guī)模分別為12.7億美元和7.4億美元，中國拋光液市場規(guī)模約16億人民幣，預(yù)計2017-2020年全球CMP拋光材料市場規(guī)模年復(fù)合增長率為6%。從產(chǎn)業(yè)鏈上看，CMP拋光材料位于上游。中游為晶圓加工和芯片制造，下游為計算機(jī)、通訊、汽車電子、工控醫(yī)療等終端應(yīng)用。

CMP的主要工作原理是在一定的壓力及拋光液的存在下，被拋光的晶圓對拋光墊做相對運(yùn)動，借助納米磨料的機(jī)械研磨作用與各類化學(xué)試劑的化學(xué)作用之間的高度有機(jī)結(jié)合，使被拋光的晶圓表面達(dá)到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。

CMP拋光材料主要包括拋光液、拋光墊、調(diào)節(jié)器、清潔劑等，其市場份額分別占比49%、33%、9%和5%。主要以拋光液和拋光墊為主，至2018年市場拋光液和拋光墊市場分別達(dá)到了12.7和7.4億美元。拋光液的作用主要是為拋光對象提供研磨及腐蝕溶解，通常為影響化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)因素。

拋光墊的作用主要是傳輸拋光液，傳導(dǎo)壓力和打磨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料表面，通常為影響化學(xué)機(jī)械拋光的機(jī)械因素。拋光材料的市場容量主要取決于下游晶圓產(chǎn)量，近年來一直保持較為穩(wěn)定增長，預(yù)計到2020年全球市場規(guī)模達(dá)到23億美元以上，其中拋光液的市場規(guī)模有望在2020年突破14億美元，是帶動整個拋光耗材市場成長主要動力。

拋光液門檻較高。拋光液一般分為二氧化硅拋光液、鎢拋光液、鋁拋光液和銅拋光液。其中銅拋光液主要應(yīng)用于130nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)邏輯芯片的制造工藝，而鎢拋光液則大量應(yīng)用于存儲芯片制造工藝，在邏輯芯片中用量較少。拋光液在CMP過程中影響著化學(xué)作用與磨粒機(jī)械作用程度的比例，很大程度上決定了CMP能獲得的拋光表面質(zhì)量和拋光效果。

集成電路工藝的進(jìn)化帶來了對拋光材料的各種新需求。過去三十年中，集成電路產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律，制程節(jié)點(diǎn)不斷推進(jìn)，從1997年250nm開始，平均每18個月左右出現(xiàn)新一代技術(shù)節(jié)點(diǎn)，目前領(lǐng)先廠商如臺積電等已實(shí)現(xiàn)7nm工藝量產(chǎn)，5nm工藝也量產(chǎn)在即。邏輯芯片隨著制程增加，也為CMP拋光液用量帶來了增長機(jī)會。

90nm工藝要求的關(guān)鍵CMP工藝僅12步左右，所用拋光液的種類約5、6種，而7nm以下工藝CMP拋光步驟甚至可達(dá)30步，使用拋光液種類也接近30種，帶動CMP拋光液的種類和用量都迅速增長。

全球芯片拋光液主要被日本Fujimi、HinomotoKenmazai公司，美國卡博特、杜邦、Rodel、Eka，韓國的ACE等所壟斷，占據(jù)全球90%以上的高端市場份額。其中卡博特全球拋光液市場占有率最高，但是已經(jīng)從2000年約80%下降至2017年35%，表明未來全球拋光液市場朝向多元化發(fā)展，本土化自給率提升。國內(nèi)這一市場主要依賴進(jìn)口，國內(nèi)僅有部分企業(yè)可以生產(chǎn)，但也體現(xiàn)了國內(nèi)逐步的技術(shù)突破，以及進(jìn)口替代市場的巨大。

拋光墊市場目前主要被陶氏化學(xué)公司所壟斷，占據(jù)全球拋光墊市場76%的市場份額，在細(xì)分集成電路芯片和藍(lán)寶石兩個高端領(lǐng)域更是占據(jù)90%的市場份額。其他供應(yīng)商還包括日本東麗、3M、臺灣三方化學(xué)、卡博特等公司，合計份額在10%左右。

根據(jù)全球CMP材料領(lǐng)先企業(yè)Cabot（卡博特）市場預(yù)估，隨著晶圓廠產(chǎn)能增長，預(yù)計至2023年CMP拋光墊全球市場規(guī)模約9.9億美金，預(yù)計未來全球CMP市場復(fù)制增長率約6%。隨著未來國內(nèi)晶圓廠大幅投產(chǎn)，測算預(yù)計未來5年中國CMP拋光墊市場規(guī)模增速可超10%，至2023年可達(dá)約4.40億美金，具有較大的發(fā)展前景。

在政策和資金的支持下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，為產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)整體突破創(chuàng)造條件。2020年將是國產(chǎn)晶圓制造企業(yè)崛起元年，隨著中游制造技術(shù)能力趕超世界先進(jìn)，產(chǎn)能有望迅速翻番增長。在政策和資金的支持下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，為產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)整體突破創(chuàng)造條件，核心材料國產(chǎn)化配套勢在必行。國內(nèi)晶圓產(chǎn)能增加及先進(jìn)制程的發(fā)展，將帶動CMP拋光材料需求快速增長。

（責(zé)任編輯：fqj）