2020我國半導體CMP拋光墊產業市場競爭格局企業布局行業研究報告（20頁）.docx

1、2020 年深度行業分析研究報告內容目錄CMP 是集成電路制造關鍵制程，拋光墊是核心耗材5平坦化要求日趨復雜，CMP 為集成電路制造關鍵制程5拋光墊決定 CMP 基礎效果，重要性持續提升9CMP 拋光墊具有技術、專利、客戶體系等較高行業壁壘10海外龍頭基本壟斷全球拋光墊市場15拋光墊行業集中較高，被海外龍頭高度壟斷15契機已來，國內晶圓制造崛起，將重塑國產半導體產業鏈15替代開啟，拋光墊國產化開啟主成長周期17CMP 半導體材料國產替代公司梳理19鼎龍股份：CMP 拋光墊打破國外壟斷，迎來 1-N 跨越式發展19安集科技：CMP 拋光液處于國內領先地位20江豐電子：積極布局 CMP 部件領域2

2、0圖表目錄圖 1：化學機械拋光實物圖5圖 2：化學機械拋光示意圖5圖 3：未使用 CMP 和使用 CMP 效果模擬對比5圖 4： 集成電路中 CMP 工藝位置5圖 5：CMP 發展歷程6圖 6：不同產品對應的 CMP 工藝及步驟需求7圖 7：SiO2 絕緣膜 CMP（沒有停止層）8圖 8：層間絕緣膜 CMP（有停止層）8圖 9：淺溝槽隔離 CMP8圖 10：多晶硅 CMP8圖 11：金屬膜 CMP 流程8圖 12：晶圓制造材料細分占比9圖 13：CMP 材料細分占比9圖 14：CMP 工藝變化趨勢：拋光墊重要性提升10圖 15：CMP 中拋光原理10圖 16：拋光墊工作原理10圖 17：全球區

3、域 PAD 類相關專利分布11圖 18：中國及國際近年來拋光墊專利申請量對比11圖 19：全球范圍內專利權利引用次數11圖 20：鼎龍股份及子公司擁有拋光墊相關專利情況12圖 21：惰性氣體成孔示意圖13圖 22：惰性氣體成孔主要流程要點13圖 23：IC1000 的孔隙率13圖 24：IC1010 的孔隙率13圖 25：XY 網格狀溝槽（IC1000）14圖 26：同心圓狀溝槽（IC1010）14圖 27：拋光墊產品導入簡要流程圖14圖 28：公司 CMP 競爭格局15圖 29：大陸區域晶圓廠運營主體的目標產能(萬片/月)16圖 30：大陸區域晶圓廠項目建設梳理一覽16圖 31：主流晶圓產能

4、目標16圖 32：大陸區域主要晶圓廠產能目標匯總(萬片/月)17圖 33：國產替代路徑18圖 34：全球及國內 CMP 市場規模18圖 35：鼎龍股份 2015-2019(E)年營收及凈利潤趨勢(億元)19圖 36：鼎龍股份產品營收及占比(2019E)19圖 37：安集科技 2016-2019(E)年營收及凈利潤趨勢(億元)20圖 38：安集科技 2016-2019(E)年毛利率及凈利率趨勢20圖 39：江豐電子 2015-2019(E)年營收及凈利潤趨勢(億元)20圖 40：江豐電子 2015-2019(E)年毛利率及凈利率趨勢20表 1：拋光工藝對比6表 2：CMP 拋光效果評判標準顯現拋

5、光墊決定基礎拋光性能9表 3：不同拋光墊材料參數對比13CMP 是集成電路制造關鍵制程，拋光墊是核心耗材平坦化要求日趨復雜，CMP 為集成電路制造關鍵制程CMP 全稱為 Chemical Mechanical Polishing，即化學機械拋光，是普通拋光技術 的高端升級版本。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在集成電路中制造中用的就是化學機械拋光 技術。CMP 是通過納米級粒子的物理研磨作用與拋光液的化學腐蝕作用的有機結合，對 集成電路器件表面進行平滑處理，并使

6、之高度平整的工藝技術。當前集成電路中主 要是通過 CMP 工藝，對晶圓表面進行精度打磨，并可到達全局平整落差 100A。1000A。（相當于原子級 10100nm）超高平整度。而未經平坦化處理，晶片起伏隨著層數增多變得更為明顯，同層金屬薄膜由于厚度不均導致電阻值不同，引起電 致遷移造成電路短路。起伏不平的晶片表面還會使得光刻時無法準確對焦，導致線 寬控制失效，嚴重限制了布線層數，降低集成電路的使用性能。圖 1：化學機械拋光實物圖圖 2：化學機械拋光示意圖資料來源: 3M 官網、經濟研究所整理資料來源: 百度、經濟研究所整理圖 3：未使用 CMP 和使用 CMP 效果模擬對比圖 4： 集成電路中

7、 CMP 工藝位置未使用 CMP使用 CMP資料來源: 百度文庫、經濟研究所整理資料來源: 百度文庫、經濟研究所整理摩爾定律下，代工制程節點不斷縮小，布線層數持續增加，CMP 成為關鍵制程。1991 年 IBM 公司首次成功地將 CMP 技術應用到動態隨機存儲器的生產以來，隨 著半導體工業踏著摩爾定律的節奏快速發展，芯片的特征尺寸持續縮小，已發 展至 57nm。CMP 已成功用于集成電路中的半導體晶圓表面的平面化。根據不同 工藝制程和技術節點的要求，每一片晶圓在生產過程中都會經歷幾道甚至幾十道的 CMP 拋光工藝步驟。圖 5：CMP 發展歷程資料來源:SMIC、經濟研究所整理隨著特征尺寸的縮小

8、，以及布線層數增長，對晶圓平坦化精度要求不斷增高， 普通的化學拋光和機械拋光難以滿足在當前集成電路 nm 級的精度要求，特別 是目前對于 0.35um 制程及以下的器件必須進行全局平坦化，CMP 技術能夠全 局平坦化、去除表面缺陷、改善金屬臺階覆蓋及其相關可靠性，從而成為目前 最有效的拋光工藝。表 1：拋光工藝對比拋光工藝特點化學拋光表面精度較高，損傷低，完整性好，不容易出現表面/亞表面損傷，但研磨速率較慢，材料去除效率較低，不能修正表面型面精度，研 磨一致性比較差機械拋光研磨一致性好，表面平整度高，研磨效率高容易出現表面層/亞表面層損傷，表面粗糙度值比較低CMP吸收了化學拋光和機械拋光的優點

9、，目前 CMP 工藝能夠在保證材料去除效率，并獲得全局平整落差100A （相當于 10nm 原子級別）超高平整度。資料來源: 公開資料整理、經濟研究所整理CMP 主要運用在在單晶硅片拋光及多層布線金屬互連結構工藝中的層間平坦 化。集成電路制造需要在單晶硅片上執行一系列的物理和化學操作，同時隨著器件特征尺寸的縮小，需要更多的生產工序，其中 90nm 以下的制程生產工藝 均在 400 個工序以上。就拋光工藝而言，不同制程的產品需要不同的拋光流程， 28nm 制程需要 1213 次 CMP，進入 10nm 制程后 CMP 次數將翻倍，達到 2530 次。圖 6：不同產品對應的 CMP 工藝及步驟需求

10、資料來源:知乎、經濟研究所整理單晶硅片：硅片在經歷拉晶、切割和研磨之后，需要進行通過化學腐蝕減薄，此 時粗糙度達到 1020um 左右，再進行一系列粗拋光、細拋光、精拋光等步驟， 可將粗糙度控制在幾十個 nm 以內，這樣表面才可以達到集成電路的要求。多層金屬布線層：集成電路元件采用多層立體布線后，光刻工藝中對解析度和 焦點深度（景深）的限制越來越高，因此需要刻蝕的每一層都需要有很高的全 局平整度，即要求保證每層全局平坦化，通常要求每層的全局平整度不大于特 征尺寸的 2/3。12 寸大硅片在加工過程中出現的非均勻效應、翹曲形變效應，使 得 CMP 工藝在解決平坦化問題上尤為重要。多層布線條件下，

11、任何一層導線和絕 緣介質的厚度變化都會影響整顆芯片的電學穩定性，只有在 CMP 工藝下才能將其 厚度變化控制在納米級別范圍。同時，CMP 可以免除由于介質層臺階所需的過曝 光、過顯影、過刻蝕，在一定程度上減少了缺陷密度、提高了制程良率。CMP 平坦化工藝使用的環節包括：氧化硅薄膜、層間絕緣膜（ILD）、淺溝槽隔 離（STI）、多晶硅和金屬膜（如 Al，Cu）等。CMP 技術最早使用在氧化硅拋光中，是用來進行層間介質（ILD）的全局平坦 的，在半導體進入 0.35m 節點之后，CMP 更廣泛地應用在金屬鎢、銅、多 晶硅等的平坦化工藝中。隨著金屬布線層數的增多，需要進行 CMP 拋光的步 驟也越多

12、。下文舉例說明集中 CMP 工藝的不同特點：氧化硅薄膜的 CMP：氧化硅多應用于做絕緣膜或隔離層，因此氧化硅層的平整度 將影響往后數層的制造、導線的連接及定位的工作。通常氧化硅層多以 CVD（化 學汽相沉積）的方法沉積，因此會有過多的堆積層需要以 CMP 的方式去除，此過 程沒有明顯的停止終點，以去除薄膜的厚度為標準，只需達到平整度要求即可。層間絕緣膜的 CMP：在層間絕緣膜的平整化方面，拋光對象有電漿輔助化學汽相 沉積膜、硼磷硅玻璃及熱氧化膜等。每一種對象的 CMP 拋光條件都隨著拋光液種 類、拋光壓力與拋光時間而有所不同。在對不同特性的絕緣膜拋光時，大多以監測拋光終點來判定完成與否。圖 7

13、：SiO2 絕緣膜 CMP（沒有停止層）圖 8：層間絕緣膜 CMP（有停止層）資料來源: 知網、經濟研究所整理資料來源: 知網、經濟研究所整理淺溝槽隔離的 CMP：在硅晶片上經蝕刻形成溝槽后，利用 CVD 方式沉積氧化硅 膜，再用 CMP 去除未埋入溝槽中的氧化硅膜，并以拋光速度相對緩慢的（如氮化 硅膜）作為 CMP 的拋光停止層即終點，此時溝槽內的氧化硅即成為電路中的絕緣 體膜。多晶硅的 CMP：將 STI 過程的溝槽加深，以 CVD 方式沉積氧化硅或氮化硅后， 再以多晶硅作為堆積材料，用 CMP 去除深溝外多余的多晶硅，并以在硅晶片上及 溝槽內長成的氧化硅或氮化硅膜作為 CMP 的拋光停止

14、層即終點，此方法常見于溝 槽電容的制造過程中。圖 9：淺溝槽隔離 CMP圖 10：多晶硅 CMP資料來源: 知網、經濟研究所整理資料來源: 知網、經濟研究所整理金屬膜的 CMP：在半導體工藝中常用作導線的金屬有鋁、鎢、銅，CMP 除了能將 金屬導線平整化以外，還能制作（兩層電路）導線間連接的“接觸窗”，即在兩層 電路間的絕緣膜上蝕刻出接觸窗的凹槽，再以 CVD 方式將用作導線材料的金屬沉 積其中，最后再以 CMP 去除多余的金屬層。圖 11：金屬膜 CMP 流程資料來源: 公司公告、經濟研究所整理拋光墊決定 CMP 基礎效果，重要性持續提升CMP 主要由拋光墊、拋光液、調節器等部分組成?；瘜W機

15、械拋光技術是化學作用 和機械作用相結合的組合技術，旋轉的晶圓以一定的壓力壓在旋轉的拋光墊上，拋 光液在晶圓與拋光墊之間流動，并產生化學反應。晶圓表面形成的化學反應物由漂 浮在拋光液中的磨粒通過機械作用將這層氧化薄膜去除，在化學成膜和機械去膜的 交替過程中實現超精密表面加工。從價值量占比可以看到，CMP 材料是芯片制造的核心耗材，占芯片制造成本約 7%，其中拋光墊價值量占 CMP 耗材的 33%左右。拆解晶圓制造成本進行，CMP 材料占比較大，約為 6.7%。價值量與光刻膠相近。其中拋光液和拋光墊是最核心的材料，占比分別為 49%和 33%。圖 12：晶圓制造材料細分占比圖 13：CMP 材料細

16、分占比工藝化金屬靶材2%其他10%清潔劑其他5%4%拋光液49%拋光墊33%調節器學品 光刻膠硅片9%5%5%CMP拋光材料 7%光刻膠輔 助材料 7%掩膜版 13%38%電子特氣 13%資料來源: SEMI、經濟研究所整理資料來源: SEMI、經濟研究所整理拋光墊決定了 CMP 工藝的基礎拋光效果，并結合設備操作過程、硅片、拋光液等 因素，共同影響 CMP 拋光結果和效率。我們一般從平均磨除率、平整度和均勻性、選擇比和表面缺陷四個維度來評判拋光效果。為了更好控制拋光過程，需要詳細了 解 CMP 系統中參數所起的作用以及它們之間微妙的交互作用。其中，拋光墊的物 理化學等性能在 CMP 工藝中發

17、揮了重要的作用。表 2：CMP 拋光效果評判標準顯現拋光墊決定基礎拋光性能標準解釋說明平均磨除率在設定時間內磨除材料的厚度平整度和均勻性平整度是硅片某處 CMP 前后臺階高度之差占 CMP 之前臺階高度的百分比 選擇比對不同材料的拋光速率是影響硅片平整性和均勻性的重要因素表面缺陷CMP 工藝造成的硅片表面缺陷包括擦傷或溝、凹陷、侵蝕、殘留物和顆粒污染設備過程變量作用壓力 P、硅片和拋光墊之間的相對速度、拋光時間、拋光區域溫度及分布 硅片表面應力分布、圖案密度、形狀拋光液化學性質、成分、ph 值；粘度、溫度、供給速度；磨粒尺寸、分布、硬度、形狀 拋光墊材料、密度、物理化學性質；硬度、厚度、粗糙度

18、；結構、表面形態、穩定性資料來源: 中國知網、經濟研究所整理拋光墊的自身硬度、剛性、可壓縮性等機械物理性能對拋光質量、材料去除率 和拋光墊的壽命有著明顯的影響。拋光墊的硬度決定了其保持形狀精度的能力。采用硬質拋光墊可獲得較好工件表面的平面度, 軟質拋光墊可獲得加工變質層 和表面粗糙度都很小的拋光表面。拋光墊的可壓縮性決定拋光過程拋光墊與工 件表面的貼合程度, 從而影響材料去除率和表面平坦化程度?？蓧嚎s性大的拋 光墊與工件的貼合面積小, 材料去除率高。目前最新趨勢，國際先進廠家在 3D-Nand 等更高要求的生產環節中應用固定研 磨顆粒的拋光墊，其產品融合了原本存在于拋光液的拋光顆粒，顯現拋光墊

19、重 要性進一步提高。圖 14：CMP 工藝變化趨勢：拋光墊重要性提升電解質氣相二氧化硅Fumed silica硅膠Colloidal silica濕式氧化鈰wet ceria酸式Acidic電介質Dielectrics鎢礬土Alumina氣相二氧化硅Fumed silica膠體二氧化硅Colloidal silica硝酸鐵Ferric nitrate過氧化物Peroxide碘酸鹽Iodate銅氣相法二氧化硅Fumed silica膠體二氧化硅Colloidal silica酸性中性Acidic neutral無顆粒Particle-free阻隔層鉭Ta鈷Co釕Ru新系統無顆粒Particle-

20、free自停Self-stoppingCMP步驟變化1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017拋光墊技 術已發展 固定顆粒 形態，逐步 在 3D-NAND產 品 生 產 環節應用資料來源: 公司公告、經濟研究所整理CMP 拋光墊具有技術、專利、客戶體系等較高行業壁壘CMP 拋光墊具有較高技術要求、持續較大資金投入、核心客戶認證體系是主要 進入壁壘。對于行業現有龍頭企業而言，為了打擊后發企業的競爭優勢，往往 會發揮市場壟斷支配地位，通過采取差異性定價策略鎖定下游晶圓廠的長期合同，從而建立自身的行業護城河。拋光墊是 CMP

21、 工藝中重要耗材。聚胺脂有像海綿一樣的機械特性和多孔吸水 特性，具有良好的耐磨性、較高的拋光效率, 在集成電路晶圓的 CMP 中應用 非常廣泛。主要型號有 IC1000、IC1400、IC2000、SUBAIV 等，其中 IC1000 和 SUBAIV 是用得最廣的。拋光墊表面包括一定密度的微凸峰，也有許多微孔， 不僅可以去除硅片表面材料，而且還起到存儲和運輸拋光液、排除拋光過程產 物的作用。墊上有時開有可視窗，便于線上檢測。拋光墊是 CMP 工藝中重要 的耗材，同時需要定時整修。圖 15：CMP 中拋光原理圖 16：拋光墊工作原理資料來源: 鼎龍股份、經濟研究所整理資料來源: CNKI、經濟

22、研究所整理國產拋光墊最大的痛點之一在于專利技術積累較淺。 日本、美國在拋光墊領域技術積累較厚實，中國排名第 5。據集成電路制造 業用高分子聚合物拋光墊專利分析一文統計，截至 2017 年，在全球 2918 個 專利中，有效專利約 1511 個，而其中日本有效專利占比達 41%，美國有效專 利占比達 33%，分別位居第一第二，中國近年來有所提升，有效專利數占比達 16%。圖 17：全球區域 PAD 類相關專利分布優先權地區總數/個有效無效授權放棄撤銷申請中過期數量/個占比/%數量/個占比/%數量/個占比/%數量/個占比/%數量/個占比/%數量/個占比/%數量/個占比/%日本105361758.6

23、43641.444342.126124.816515.717416.5100.9美國71149269.221930.843661.314921.0344.8567.9365.1韓國37624665.413034.611731.116543.97018.6133.5112.9世界知識產權組織33928584.15415.925474.9247.1257.4319.151.5中國24420282.84217.215262.3208.2104.15020.5124.9中國臺灣14911275.23724.88758.43322.110.72516.832.0資料來源: 集成電路制造業用高分子聚合物拋

24、光墊專利分析、經濟研究所整理圖 18：中國及國際近年來拋光墊專利申請量對比200180160140120100806040200國際專利中國專利 10633831 179 167 76482120152016201720182019資料來源: 萬方數據庫、經濟研究所整理海外拋光墊龍頭企業羅門哈斯（被陶氏收購）擁有較多和 CMP PAD 相關的高 質量及基礎專利。截止 2017 年 9 于月，通過代表專利質量指標的引用次數指標顯現，羅門哈斯的專利被引用次數在全球范圍內所有申請人中最多，達 451 次，其總計擁有 201 個拋光墊的設計和制造方面的專利族，154 個拋光墊在拋 光方面的應用專利，1

25、23 個拋光層方面的專利族，8 個拋光墊表面的專利族。陶氏 2009 年收購羅門哈斯后，進一步鞏固了拋光墊市場份額。預估目前陶氏 20 英寸拋光墊占據國內 85%左右的市場份額，30 英寸拋光墊的市占率則更高。 國內企業在化學機械拋光領域起步較晚，僅有以鼎龍股份為代表的企業少量生 產中低端產品。圖 19：全球范圍內專利權利引用次數資料來源: 集成電路制造業用高分子聚合物拋光墊專利分析、經濟研究所整理國內拋光墊領先企業鼎龍股份，2019 年共擁有專利 555 項，其中拋光墊制造 及工藝相關發明及創新有效專利約 54 項，與海外企業具有一定差距。以主要應用在 300mm 晶圓方面的開窗口的拋光墊為

26、例，專利被美國應用材料 公司占有，國內僅陶氏獲得授權生產及銷售。而鼎龍為代表國內廠商從無窗口 200mm 拋光墊入手，依靠成本優勢和優質服務來開拓市場，進而積累技術水平 向高端領域進軍。圖 20：鼎龍股份及子公司擁有拋光墊相關專利情況資料來源: 公司公告、經濟研究所整理二、從技術壁壘上看，拋光墊技術難點在需要持續試錯，找到合適材料配方、 穩定制作工藝及設計圖案，從而獲得較好的、穩定的拋光速率和拋光效果。企業研究 CMP 耗材時間成本較高，可能需要較長時間來試錯摸索工藝指標、 產品配方等對物理參數及性能的影響結果，形成較深的 Knowhow 壁壘。以拋光墊為例，由于拋光墊通常物理指標包含硬度、剛

27、性、韌性、彈性模量、剪切模量、密度、可壓縮性等各項機械指標，綜合影響拋光效果，而如果結合 考慮材料選擇、溫度選擇、固化時長、攪拌時長等工藝步驟控制，按照三元變 量簡單推算其理論方案可能性至少在數萬次至數百萬次試驗級別，因此對于企業而言需要較長時間來試錯摸索工藝指標、產品配方等對物理參數及性能的影 響結果。衡量拋光墊性能指標有較多，各項物理指標綜合影響拋光效果，其中相對關鍵 的指標在于孔隙率、孔隙均勻性等，其對拋光墊的各項物理性能指標及批次一 致性影響程度較大。衡量拋光墊的技術指標主要包含硬度、剛性、韌性、彈性模量剪切模量、密度、可壓縮性等機械物理性能。而其中由于拋光墊在材料配 方一定的情況下，

28、孔隙生成的密度和均勻性包含物理、化學及熱處理等將直接 影響各項拋光墊的物理指標。目前孔隙生成方式包括惰性氣體成孔、預聚物和糖類物質反應成孔等。但其具 體生產工藝控制、化學材料選擇、配方配比、圖形設計等涉及大量 Knowhow。圖 21：惰性氣體成孔示意圖圖 22：惰性氣體成孔主要流程要點惰性氣體成孔一種C M P加工流程要點(a)使拋光層形成用材料中包含有機微粒形成 用單體，并通過在進行攪拌后使所述單 體聚 合，來形成所述有機微粒并使其分散；(b )將選自由能夠控制孔尺寸的惰性氣體、膠 囊型發泡劑和化學發泡劑組成的組中的 至少 一種與(a)中的所述混合物混合，以形成氣 孔；(c)對(b )中生

29、成的所述混合物進行凝膠化和硬 化，以形成拋光層；和 (d )加工所述拋光層，以使通過打開氣孔而 限定出的開孔分布在所述拋光層的表面上。資料來源: 百度、經濟研究所整理資料來源: 百度、經濟研究所整理由于涉及到設計及工藝需要企業長期的實踐和摸索，拋光墊各系列產品參數及 穩定性需要長期積累。舉例來，對比 IC1000 和 IC1010，可以看到，不同孔隙率，硬度，粗糙度均對 拋光效果產生不同影響，同時配合溝槽調整綜合調整拋光效果。表 3：不同拋光墊材料參數對比/g*cm-3IC1000600.8248%401.63.514IC1010570.7561.4%401.94.853硬度（Shore D）

30、密度孔隙率/%孔徑/um可壓縮性/%粗糙度/um資料來源: 中國知網、經濟研究所整理對比 IC1000 和 IC1010 兩種規格的拋光墊，兩種拋光墊表面的微孔直徑都在 40um 左右，其他物理化學參數大多相似，其中 IC1000 的孔隙率為 48%，IC1010 的孔隙率為 61.4%。圖 23：IC1000 的孔隙率圖 24：IC1010 的孔隙率資料來源: 百度、經濟研究所整理資料來源: 百度、經濟研究所整理比較顯現，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。拋 光墊越粗糙，則材料去除率增大，這是因為表面粗糙度高的拋光墊與工件表面 的接觸面積減小, 而且粗糙的拋光墊表面可儲

31、存更多的拋光液, 因此作用在單 顆磨粒上的力增大, 單顆磨粒的去除材料體積增大。拋光墊使用后會產生變形， 表面變得光滑，孔隙減少和被堵塞，使拋光速率下降，必須進行修整來恢復其 粗糙度，改善傳輸拋光液的能力，一般采用鉆石修整器修整。拋光墊的溝槽圖形設計，也是影響拋光性能的核心指標。拋光墊溝槽的設計影 響著拋光墊儲存、運送拋光液的能力和表面局部應力梯度。拋光墊表面結構有 平整型和帶有不同溝槽型的。拋光墊表面適度開槽后,儲存、運送拋光液的能力顯著增強,磨料分布更均勻、工 件表面剪切應力高，因此拋光效率和質量都得到提高。拋光墊表面上的槽本身 起著類似于均勻分布磨粒的作用,它通過增加剪切應力保證材料去除

32、率。拋光墊表面溝槽形式(平行與垂直交叉型或同心環形)、溝槽形狀(V 型、U 型或楔型)、 溝槽方向以及溝槽尺寸(深度、寬度和間距)等對磨料的分布和流動、拋光墊的壽 命有著顯著的影響。拋光墊溝槽的寬度要適度,太小體現不出開槽效果,太大會使 得拋光效率變小,晶片的粗糙度也變差。拋光墊溝槽的深度對于拋光效果則沒有 明顯的影響。圖 25：XY 網格狀溝槽（IC1000）圖 26：同心圓狀溝槽（IC1010）資料來源: 百度、經濟研究所整理資料來源: 百度、經濟研究所整理第三，核心客戶認證體系壁壘較高核心客戶認證體系壁壘較高，主要由于拋光墊對芯片良率影響較大，但成本占 比較相對較低，在穩定而成熟的 FA

33、B 廠中，為確保芯片良率，一般很少替換原 有穩定的供應商。半導體 Fab 廠具有資本密集和技術密集的屬性，對于上游半導體原材料的穩定性和良品率有極高的要求，因此對于原材料供應商認證門檻 極高、認證周期較長。目前在半導體產業鏈安全可控的大環境下，國內廠商速 度加快，驗證周期縮短到半年左右。圖 27：拋光墊產品導入簡要流程圖資料來源: 公司公告、經濟研究所整理海外龍頭基本壟斷全球拋光墊市場拋光墊行業集中較高，被海外龍頭高度壟斷CMP 拋光墊行業集中度極高。目前全球 CMP 拋光墊市場格局主要被 Dow、 Cabot、Thomas West 等外資廠商壟斷，前 5 大公司壟斷約 90%市場份額。國

34、內廠商在 CMP 拋光墊領域具有較為廣闊的替代空間。圖 28：公司 CMP 競爭格局FOJIBO JSRThomas West 4%2%1%其他Cabot9%5%Dow 79%資料來源: Cabot、經濟研究所整理Dow 壟斷中國近 90%的 CMP 拋光墊市場供給，是國產替代的主要對象。Dow 是一家全球領先的化學公司，其 CMP 拋光墊業務來源于對 Rodel 的并購。Dow 側重 CMP 本身機理研究，改進拋光機制和拋光墊參數，并根據客戶的實際需 求從應用層面對現有產品進行改良，目前有多種型號 CMP 拋光墊供應亞太、 歐洲和北美市場。2005 年 Dow 開始布局亞太地區，2008 年

35、全線投產，是 CMP 拋光墊領域的絕對龍頭。契機已來，國內晶圓制造崛起，將重塑國產半導體產業鏈未來 3-5 國內晶圓制造產能將翻番，國內半導體產業鏈上下游迎來重要契機。根據我們對于大陸區域晶圓制造的全面梳理，目前大概有 54 個運營主體，共計 94個晶圓廠或產線項目，目前產能平穩運行的有 17 個晶圓廠及產線項目，正在產能爬坡的有 37 個，未來 3-6 個試生產的 11 個，正在項目基礎建設的 9 個，另外正在規劃的約 11 個。截止 2019 年底，思想研究院統計我國 12 英寸晶圓制造廠裝機產能約 90 萬片/月，較 2018 年增長 50%；8 英寸晶圓制造廠裝機產能約 100 萬片/

36、月，較 2018 年增長10%；6 英寸晶圓制造廠裝機產能約 230 萬片/月，較 2018 年增長 15%。根據當前 94 個晶圓廠項目規劃及目標總計，預計至 2024 年，大陸區域 12 英寸目標產能達 273.0 萬片/月，相比 2019 年增長超過 2 倍，8 英寸目標產能達 187 萬片/月，相比 2019 年增長 90%。若這些晶圓廠如期達到產能目標，將大幅拉動對國 產半導體設備和材料的需求。圖 29：大陸區域晶圓廠運營主體的目標產能(萬片/月)求和項:產能目標(折算8英寸)120.0100.080.060.040.020.0中芯國際 海力士 長江存儲 芯恩集成三星福建晉華 華虹宏

37、力 臺積電合肥長鑫英特爾 上海先進 紫光集團 弘芯半導體士蘭微 格科徽電子 萬國半導體 武漢新芯 晉華集成 聯華電子 海辰半導體 廣州粵芯 合肥晶合青島城芯 矽力杰廣義微電子和艦科技 英諾賽科 德州儀器 燕東微電子 德淮半導體富能、富 北京耐威 英銳集團 中車時代 大連宇宙 吉林華微 賽萊克斯華潤微電子 江蘇時代興華半導體 新進芯微能華微電子 京雙儀微世紀金光 芯睿電子 能訊高能德科碼 贛州名芯 格羅方德泉芯集成中璟航天 中科晶芯0.0資料來源: 百度、經濟研究所分析整理圖 30：大陸區域晶圓廠項目建設梳理一覽圖 31：主流晶圓產能目標12英寸8英寸6英寸5英寸4英寸1019107447235

38、544080012英寸8英寸6英寸35302520151050停擺產能平穩 產能爬坡 即將試產 項目在建規劃中7006005004003002001000292.4187.0229.1199.290.459.698.589.7273.0產能復合增速5%產能復合增速14%產能復合增速25%2018/12/312019/12/312024(E)資料來源: 百度、經濟研究所分析整理資料來源: IDC、經濟研究所估算整理具體項目來看，中芯國際、華虹宏力、粵芯半導體、長江存儲、合肥長鑫、武漢新 芯、福建晉華等各重點廠商均新建多條產線并大幅新增產能達 2 倍以上。晶圓制造 廠產品主要包括兩大方向，一方面為

39、主攻先進制程代工和特色工藝的晶圓廠，包括 中芯國際、華虹、粵芯等；另一方向主要是以存儲晶圓制造為主攻方向的晶圓廠， 包括長江存儲、合肥長鑫、福建晉華、武漢新芯等。廣州粵芯成立于 2017 年 12 月，是國內第一座以虛擬 IDM (Virtual IDM) 為營運策 略的 12 英寸芯片廠，一期已于 19 年底投產，并規劃二期，目標總產能達 4 萬片/ 月。長江存儲是國內投資閃存(NAND FLASH)產能的大廠，也是大基金重點投資項目， 2023 年底目標產能為 30 萬片/月。目前長江存儲產能迅速提升，2019 年底產能已達到 2 萬片/月，2020H1 向 5 萬片推進，公司已在 202

40、0 年 1 月開啟招標活動。長 江存儲在儲備 64 層 Xtacking Nand Flash 技術布局后，將跳過 96 層，直接推進 128 層堆棧。中芯國際 BJ FAB1北京12英寸產能平穩5.55.20.18um-55nm中芯集成電路（寧波）二期（ N2，8英寸）寧波8英寸項目在建39.9 億元300.6-0.09um合肥長鑫主要為 DRAM 存儲器的 12 寸晶圓廠，預計未來 3 年總產能目標為 12.5萬片/月，并分為三個階段執行。第一階段目標產能 4 萬片/月（當前 2 萬片），預 計到 20 年 Q1 達到 4 萬片，為 19nm 工藝芯片。合肥長鑫的 8Gb DDR4 已經通

41、過 多個國內外大客戶驗證，預計今年底正式交付。DRAM 大廠福建晉華，原本已達產能 6 萬片，整體目標產能 24 萬/月，近期由于 受到美國起訴和禁售，目前整體運營受到一定影響。武漢新芯目前擁有 1.2 萬片/月的代碼型閃存和 1.5 萬片/月的背照式圖像傳感器的生產能力。未來計劃擴產到 7 萬片/月。編號所屬或涉及主要公司簡稱 FAB項目市級晶圓尺寸狀態投資（億元）目標月產能 當前月產能 主要制程節點(邏輯代工nm,（萬片/月） (萬片/月)存儲產品層數)圖 32：大陸區域主要晶圓廠產能目標匯總(萬片/月)1福建晉華福建省晉華集成電路（ 12英寸）一期晉州12英寸產能平穩56.5 億美元66

42、3220nm2福建省晉華集成電路（ 12英寸）二期晉州12英寸項目在建632-20nm3廣州粵芯廣州粵芯半導體技術（ 12英寸）廣州12英寸產能爬坡70億元40130nm180nm4合肥長鑫合肥長鑫 (12英寸)合肥12英寸產能爬坡72億美元12.5219nm5華虹Fab5上海12英寸產能爬坡219億元3.51.555-40-28nm6華虹Fab6上海12英寸產能爬坡387億元41.528-20-14nm7華虹Fab3上海8英寸產能平穩551um-90nm華虹宏力8華虹Fdb2上海8英寸產能平穩5.95.91um-90nm9華虹Fab1上海8英寸產能平穩25億美元6.56.51um-90nm10華虹Fab7( 華虹無錫一期 )無錫12英寸產能爬坡25億美元4190-65/55nm11武漢新芯二期（ 12英寸）武漢12英寸產能爬坡17.8 億美元301632 層武漢新芯12武漢新芯一期（ 12英寸）武漢12英寸產能爬坡42.713長江存儲長江存儲科技有限責任公司（ 12英寸）武漢12英寸產能爬坡240億美元303432 層3DNAND 閃存芯片14中芯國際 BJ FAB2( 多股權)北京12英寸產能平穩54.140-28nm15