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美系廠商壟斷市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)廠商迎來(lái)國(guó)產(chǎn)化+差異化競(jìng)爭(zhēng)機(jī)遇。目前半導(dǎo)體材料整體的國(guó)產(chǎn)化率僅 10%，其中，拋光墊市場(chǎng)呈現(xiàn)一家獨(dú)大的市場(chǎng)格局，根據(jù) Semi 統(tǒng)計(jì)，陶氏化學(xué)占有絕對(duì)主導(dǎo)地位，2018 年全球市占率達(dá) 79%；拋光液行業(yè)龍頭 Cabot 微電子 2020 年市占率達(dá) 36%，差異化競(jìng)爭(zhēng)使得市場(chǎng)格局相對(duì)分散。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料需求持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)替代需求強(qiáng)烈。隨著需求的多樣化和對(duì)品質(zhì)要求的提高，未來(lái)拋光材料將逐步向?qū)Ｓ没?、定制化方向發(fā)展，這為立足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)廠商提供了與國(guó)際龍頭差異化競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)遇。
先進(jìn)制程及工藝對(duì)晶圓平整度要求更高，拋光次數(shù)與材料種類等隨之增長(zhǎng)，推動(dòng) CMP 材料用量逐年增長(zhǎng)：
1）邏輯芯片中，制程的縮小帶動(dòng) CMP 工藝步驟增加。晶圓在生產(chǎn)過(guò)程根據(jù)不同工藝制程和技術(shù)節(jié)點(diǎn)的要求，會(huì)經(jīng)歷幾道至幾十道不等的 CMP 工藝步驟。隨著制造工藝節(jié)點(diǎn)的縮小，對(duì)邏輯芯片平坦化程度要求提高，演進(jìn)出的先進(jìn)邏輯芯片工藝拋光材料提出新需求，CMP步驟增加，CMP 材料需求量增大。據(jù) Cabot 披露，先進(jìn)制程 7nm 工藝的 CMP 步驟為 30步，成熟制程 90nm 工藝 CMP 步驟為 12 步，拋光次數(shù)倍數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，制程節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步推動(dòng) CMP 拋光材料需求量的增長(zhǎng)。
2）存儲(chǔ)芯片由 2D NAND 向 3D NAND 技術(shù)變革帶來(lái)了 CMP 工藝步數(shù)的提升。從 2D NAND 到 3D NAND 的升級(jí)過(guò)程中，3D NAND 工藝通過(guò)堆疊內(nèi)存顆粒的方式增加了存儲(chǔ)內(nèi)容，帶動(dòng)了 CMP 拋光耗材的用量需求，增加了工藝難度，CMP 拋光步驟翻倍增長(zhǎng)，次數(shù)從 7 次增長(zhǎng)到 15 次。同時(shí)，3D NAND 技術(shù)中對(duì)鎢材料使用也大幅提高，拉動(dòng)了鎢拋光液的市場(chǎng)需求。
3.3. CMP 材料具有較高的技術(shù)壁壘和客戶認(rèn)證壁壘
CMP 行業(yè)涉及領(lǐng)域廣泛，交叉包含了摩擦學(xué)、物理學(xué)、機(jī)械學(xué)和化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)等眾多學(xué)科，整體技術(shù)壁壘較高，存在產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、技術(shù)門(mén)檻高、研發(fā)投入大和研究周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。
國(guó)內(nèi)廠商由于進(jìn)入市場(chǎng)起步時(shí)間相對(duì)較晚，國(guó)產(chǎn)替代市場(chǎng)成長(zhǎng)性高。在種類繁多的半導(dǎo)體材料子行業(yè)中，拋光墊、拋光液是最容易被“卡脖子”的領(lǐng)域之一，為實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的打磨技術(shù)，對(duì)拋光墊和拋光液的要求極為嚴(yán)苛。而且隨著制程工藝越來(lái)越先進(jìn)，對(duì)這兩種材料的技術(shù)要求也不斷提高。CMP 拋光材料的技術(shù)更新動(dòng)力源自下游晶圓的技術(shù)更新。晶圓制程不斷提高，為了滿足更細(xì)致的工藝，CMP 材料也有著更高的要求，具體體現(xiàn)在兩方面：技術(shù)壁壘和客戶認(rèn)證。
1）技術(shù)壁壘：外國(guó)廠商具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，搭建專利壁壘
拋光墊難點(diǎn)主要在于孔隙率和溝槽設(shè)計(jì)，以及較高的時(shí)間成本。拋光墊難點(diǎn)主要在于孔隙率和溝槽設(shè)計(jì)，以及較高的時(shí)間成本。拋光墊的孔隙率越高和粗糙度越大，其攜帶拋光液的能力越強(qiáng)。優(yōu)秀的溝槽設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)儲(chǔ)存、運(yùn)送拋光液的能力,拋光效率和質(zhì)量都得到提高。此外，研究 CMP 拋光墊的時(shí)間成本較高，在設(shè)計(jì) CMP 拋光墊過(guò)程中會(huì)涉及到物理指標(biāo)包含硬度、剛性、韌性、彈性模量、剪切模量、密度、可壓縮性等各項(xiàng)機(jī)械指標(biāo)，企業(yè)需要不斷進(jìn)行試驗(yàn)摸索工藝指標(biāo)、產(chǎn)品配方等對(duì)物理參數(shù)及性能的影響，結(jié)合考慮材料選擇、溫度選擇、固化時(shí)長(zhǎng)、攪拌時(shí)長(zhǎng)等工藝步驟控制進(jìn)行研發(fā)。同時(shí)由于摩爾定律的不斷演變，平均每 18 個(gè)月半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)品就需要換代一次，因此對(duì)上游半導(dǎo)體材料的研發(fā)速度有著較高的要求，加重了后發(fā)企業(yè)進(jìn)入的資金投入壓力。
拋光墊是 CMP 工藝中重要耗材之一，但由于國(guó)內(nèi)企業(yè)在化學(xué)機(jī)械拋光領(lǐng)域起步較晚，專利 技術(shù)積累相對(duì)較淺。代表未來(lái)趨勢(shì)的 12 英寸晶圓用的開(kāi)窗口拋光墊專利被美國(guó)公司占有， 國(guó)內(nèi)僅有 DOW 獲得授權(quán)生產(chǎn)銷售。據(jù)《集成電路制造業(yè)用高分子聚合物拋光墊專利分析》 數(shù)據(jù)，2003-2009 年為國(guó)際申請(qǐng)數(shù)量高峰時(shí)段，2010 年后數(shù)量有所下降，但總體變化平穩(wěn)， 拋光墊領(lǐng)域仍然是各個(gè)公司重點(diǎn)攻略方向。國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)數(shù)量于 2008 年逐步攀升，在之后 呈現(xiàn)出波浪式上升的趨勢(shì)。
拋光液的核心技術(shù)運(yùn)用壁壘體現(xiàn)在產(chǎn)品配方和生產(chǎn)工藝流程兩方面。CMP 拋光液的主要原料包括納米磨料、各種添加劑和超純水，根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的不同，所選用的原料種類也隨之改變，在加料、混合和過(guò)濾等關(guān)鍵生產(chǎn)流程中，各種組分的比例、順序、速度和時(shí)間等都會(huì)影響到最終的產(chǎn)品性能，需要公司不斷優(yōu)化研究來(lái)找出最合適的方案，優(yōu)化過(guò)程中產(chǎn)品配方的運(yùn)用體現(xiàn)了公司核心技術(shù)水平，工藝流程作為轉(zhuǎn)化核心技術(shù)為最終產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)手段受到公司機(jī)密保護(hù)，皆為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。
2）客戶認(rèn)證壁壘：下游廠商尋求穩(wěn)定，客戶供更換應(yīng)商意愿低
半導(dǎo)體器件對(duì)良率有極高的要求，一旦形成穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系，晶圓廠一般不太更換供應(yīng)商。拋光墊對(duì)芯片良率影響較大，但成本占比較相對(duì)較低，晶圓廠在替換過(guò)程中的潛在損失機(jī)會(huì)成本較大，替換動(dòng)力較小。拋光液技術(shù)含量高，下游客戶對(duì)其實(shí)施嚴(yán)格的供應(yīng)商認(rèn)證機(jī)制，進(jìn)行嚴(yán)格的供應(yīng)商認(rèn)證和定期考核。進(jìn)入晶圓廠供應(yīng)鏈體系需要經(jīng)過(guò)審核、送樣、測(cè)試等長(zhǎng)達(dá) 2-3 年的認(rèn)證環(huán)節(jié)。因此，行業(yè)巨頭一般具有比較穩(wěn)定的下游客戶，容易形成市場(chǎng)壟斷。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體材料行業(yè)屬于成熟產(chǎn)業(yè)，各領(lǐng)域集中度高，由少數(shù)幾個(gè)龍頭企業(yè)占據(jù)絕大部分市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)僅安集科技、鼎龍股份等極少數(shù)企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)。
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