CMP抛光材料行业研究：自主可控不断提升
（报告出品方/作者：太平洋证券，王亮、王海涛、周冰莹）
Ⅰ CMP广泛应用于硅片、芯片制造与封装工艺
CMP技术是集成电路发展的先决条件
CMP又称化学机械平坦技术，是使用化学腐蚀及机械力对加工过程中的硅晶圆或其它衬底材料进行平坦化处理。CMP设备包括 抛光、清洗、传送三大模块，其作业过程中，抛光头将晶圆待抛光面压抵在粗糙的抛光垫上，借助抛光液腐蚀、微粒摩擦、 抛光垫摩擦等耦合实现全局平坦化。目前的集成电路元件普遍采用多层立体布线，因此集成电路制造的前道工艺环节要进行 多次循环。在此过程中，CMP技术是集成电路（芯片）制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺，是集成电路制造中推进 制程技术节点升级的重要环节。
CMP广泛应用于硅片制造、芯片制造前道与封装工艺
在集成电路制造领域，芯片制造过程按照技术分工主要可分为薄膜淀积、 CMP、光刻、刻蚀、离子注入等工艺环节，其中CMP技 术是晶圆制造的必须流程之一，对高精度、高性能晶圆制造至关重要。集成电路产业链可分为硅片制造、集成电路设计、芯片 制造前道工艺、封装测试等四大领域，除集成电路设计领域外，其他三大领域均有CMP的应用场景。
集成电路发展日新月异，抛光液、抛光垫市场应用广泛
集成电路作为全球信息产业的基础与核心，广泛应用于电子设备（如智能手机、电视机、计算机等）、通讯、军事等领域，对 经济建设、社会发展和国家安全具有重要战略意义和核心关键作用，是衡量一个国家或地区现代化程度和综合实力的重要标志 。CMP中核心材料为抛光液与抛光垫，上游为研磨颗粒、添加剂、聚氨酯、无纺布等，下游则为晶圆制造厂。随着新技术发展和 应用领域不断拓展，全球集成电路行业市场规模增长迅猛，带动晶圆制造需求提升，抛光垫与抛光液市场空间逐渐打开。
抛光垫与抛光液占比超过八成
CMP材料根据功能的不同，主要分为抛光液、抛光垫、抛光后清洗液、调节剂等。抛光垫主要作用是储存和运输抛光液、去除 磨屑和维持稳定的抛光环境等。抛光液在化学机械抛光过程中可使晶圆表面产生一层氧化膜，再由抛光液中的磨粒去除，达 到抛光的目的。清洗液主要用于去除残留在晶圆表面的微尘颗粒、有机物、无机物、金属离子、氧化物等杂质。根据CMP细分抛光材料市场份额，抛光液占比达49%，抛光垫占比33%，合计超过80%。
抛光垫通常由聚氨酯制成，属于易消耗品
抛光垫一般是由聚氨酯做成，表面包括一定密度的微凸峰与微孔，不仅可以去除硅片表面材料，而且还起到存储和运输抛光液 、排除抛光过程产物的作用。抛光垫具有类似海绵的机械特性和多孔特性，表面有特殊的沟槽，属于消耗品，其寿命通常只有45-75小时，需要定时整修和 更换。抛光垫按材质结构可分为：聚合物抛光垫、无纺布抛光垫、带绒毛结构的无纺布抛光垫、复合型抛光垫。
Ⅱ CMP材料市场规模持续增长，国产替代空间广阔
中国晶圆制造规模增速快于全球
晶圆代工行业源于半导体产业链的专业化分工，主要负责晶圆制造，属于技术、资本与人才密集型行业，需要大量的资本支出和 人才投入，具有较高的进入壁垒。根据IC Insights的统计，2016-2021年全球晶圆制造市场规模由652亿美元提升至1101亿美元 ，CAGR为11.05%，同期中国晶圆制造市场规模约由49.05亿美元提升至115.65亿美元，行业增速高于全球，达到15.36%。
据IDC及芯思想研究院统计，截至2021年，我国6英寸及以下晶圆制造线装机产能约420万片等效6英寸晶圆产能，8英寸、12英寸 晶圆制造厂装机产能分别为125万片/月、131万片/月，预计到2024年8英寸、12英寸将达到187与273万片/月，年均复合增速分别 为14.37%、27.73%。
受益于技术进步与下游需求拉动，国内外半导体材料市场规模波动上升
从半导体材料市场构成来看，2022年CMP抛光材料占比达到7.2%。受益于5G、人工智能、消费电子、汽车电子等领域的需求拉 动，全球半导体材料市场规模呈现波动向上的态势。2016-2022年半导体材料的市场规模由428.2亿美元提升至698亿美元， CAGR为8.48%，根据SEMI预测，2023年全球半导体材料市场规模预计突破700亿美元，同比提升0.29%。
伴随着国内半导体材料厂商技术水平和研发能力的提升，中国半导体材料市场规模提升速度高于全球。2017-2022年国内半导 体材料市场规模由524.5亿元提升至914.4亿元，CAGR达到11.76%，根据SEMI预测，2023年市场规模预计为1024.3亿元，同比 提升12.02%。
人工智能高速发展，带动高性能芯片需求
人工智能高速发展对算力提出高要求，以ChatGPT 为例，模型参数量从一代的1.17亿个跃升至三代的1750亿个，增长约1496倍， 对算力需求几何式增长。当前云端是AI算力的中心，AI芯片需求爆发式增长。未来随着技术成熟，AI芯片的应用场景除了在云 端及大数据中心，也会随着算力逐渐向边缘端移动，带动AI芯片需求持续增长。Al芯片主要分为GPU、FPGA、ASIC三大类，其 中GPU占据主导地位。
中国AI芯片厂商正在奋起直追，尤其是在ASIC（专用集成电路）路线上加大投入。目前，国内已经涌现出寒武纪、华为昇腾、 海光信息、燧原科技等优秀AI芯片厂商，AI算力性能显著提升，未来有望实现超预期发展。新兴AI带动高性能芯片需求，将进 一步促进半导体材料增长。
集成电路发展延续摩尔定律，CMP抛光步骤需求增加
CMP技术是目前唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的抛光技术，伴随着集成电路线宽变小、层数增多以及摩尔定律的延续，对 CMP的技术提出了更高的要求，同时CMP设备的使用频率也逐渐提高。制程节点发展至7nm以下时，芯片制造过程中CMP的应用在最初的氧化硅CMP和钨CMP基础上新增了包含氮化硅CMP、鳍式多晶硅 CMP、钨金属栅极CMP等先进CMP技术，所需的抛光步骤也增加至30余步，大幅刺激了集成电路制造商对CMP设备的采购和升级 需求。存储芯片由2DNAND向3DNAND技术变革，也带动了CMP抛光步骤翻倍式的提升。
Ⅲ 美日企业垄断格局下，中国企业突出重围
抛光材料具有较高的技术、人才和专利壁垒
CMP抛光材料具有较高的技术壁垒，我国由于起步较晚，大量专利掌握在国外巨头手中。美国和日本等龙头企业在进行更新 升级的同时，会实行严格的专利保护封锁技术防止外泄，形成较高的技术壁垒。抛光垫开发需要结合有机、高分子、才来科学、粉体技术、精密加工等学科，技术难度高。目前我国抛光垫专利集中于应用 领域，侧重研究如何改进抛光垫沟槽设计以及改善抛光方法和抛光效果，在抛光垫的制作方法及材料方面专利很少。抛光液成分的复杂度较高，开发周期长，对研发团队技术要求极高，设计合理的生产方案是重要的技术壁垒。另外，原材料 磨粒依赖进口，核心技术被海外企业长期垄断。
抛光材料具有较高的客户壁垒
抛光垫和抛光液技术含量高，其产品质量、性能指标直接决定了终端产品的品质和稳定性，属于下游客户的关键材料。因此，抛 光材料下游客户实施严格的供应商认证机制，只有通过严格的认证满足客户对质量标准和性能的要求，才能成为下游客户的合格 供应商。下游客户的供应商认证流程通常包括供应商初评、产品报价、样品检测、小批量试用、稳定性检测、批量生产等多个环 节，认证流程复杂，认证要求严苛。为了保证认证的准确性和真实性，认证通常具有复杂的流程并且持续较长时间，这提高了供应商的时间成本，进一步提高了行业 壁垒。但是供应商一旦通过下游客户的认证成为其合格供应商，就会形成相对稳定的合作关系。
抛光垫：陶氏杜邦一家独大，国产替代市场空间广阔
与抛光液相比，抛光垫产品相对单一，产品大致分为硬垫和软垫两种，硬垫不同的技术节点对于抛光垫的变化较小，由此龙头公司易保持 产品的一致性与稳定性，2019年全球抛光垫市场杜邦公司市占率高达79%，行业呈现一家独大的格局，其他企业为Cabot（5%）、Thomas West（4%）、Fojibo（2%）、JSR（1%）等，基本为美日企业所垄断。陶氏化学成立于1897年，2009年，陶氏化学收购罗门哈斯，获得了CMP抛光垫技术和完善的专利布局；2017年，陶氏和杜邦完成合并；2019年，陶氏杜邦拆分CMP抛光垫业务，划分在新杜邦公司的电子材料业务板块。
卡博特：全球最大抛光液供应商，产品丰富覆盖齐全
Cabot Microelectronics卡博特微电子公司成立于1999年，为全球最大的CMP抛光液供应商（市占率33%）和第二大CMP抛光垫 供应商（市占率5%），主要产品覆盖CMP抛光液、抛光垫、炭黑材料、纳米胶等。卡博特公司成立之初即实现钨抛光液、电介 质抛光液等机械抛光液的产业化，先发优势明显，当前产品覆盖钨、铜、铝等金属抛光液以及介电层抛光液、硅抛光液等，产 品丰富覆盖齐全。卡博特客户覆盖面广，收入分散程度高，2022年公司实现来自中国大陆及台湾、美国、韩国、日本、欧洲收入分别占比为35%、 24%、13%、11%、10%。
Ⅳ 国内企业积极布局抛光材料
鼎龙股份：2022营收保持高速增长，盈利能力大幅提升
鼎龙股份是国内领先的关键大赛道领域中各类核心“卡脖子”进口替代类创新材料的平台型公司，主要覆盖打印机耗材、CMP 抛光材料与显示面板材料三大领域。2022年，公司基础业务打印机耗材上游彩色碳粉、耗材芯片、显影辊产品的销售受终端 硒鼓产品销量增长而提升，实现营收21.42亿元，同比提升6.43%；CMP抛光垫实现收入4.57亿元，同比提升48.70%；4款抛光 液产品实现收入1789万元；显示材料YPI/PSPI实现营收4758万元，同比大幅增长439%。2022年鼎龙股份盈利能力提升显著，实现归母净利润3.90亿元，同比提升82.61%，主要原因在于高毛利的CMP抛光垫产品收入 大幅增长。
鼎龙股份：抛光液部分产品实现规模化销售，助力企业稳固龙头地位
鼎龙股份作为国内唯一一家全制程抛光垫供应商，公司现有武汉本部30万片抛光垫产能，潜江三期抛光垫新品及其核 心配套原材料的扩产项目已经投产，补充了年产20万片的抛光垫新品的生产能力，在完成产品送样测试后，将于今年 下半年逐步放量。仙桃基地于2022年6月开工，预计2023年9月份建成，总投资金额约为7.5-10亿元人民币，抛光液产 能有望进一步提升，公司产业布局有望进一步完善。
安集科技：抛光液营收持续高速增长，盈利水平保持高位
安集科技是中国抛光液领域领先企业，主要产品包括CMP抛光液及功能性湿电子化学品，抛光液覆盖介电材料（二氧化硅、氮 化硅）抛光液，钨抛光液，铜及铜阻挡层抛光液等多个品类，打破了美日企业对集成电路领域化学机械抛光液的垄断，位列 国内半导体材料第一梯队。2022年公司实现营业收入10.77亿元，同比大幅提升56.82%，近五年保持35.88%的快速增长。2022年，公司盈利能力大幅提升，实现归母净利润3.01亿元，同比提升140.99%，2018-2022年CAGR接近50%。
安集科技：打造上海宁波双基地，项目建设持续推进
公司2022年销售化学机械抛光液2.13万吨，功能性湿电子化学品2157.26吨。同年12月1日，公司拟定增募资不超过2.4亿元， 用于宁波安集化学机械抛光液建设项目、安集科技上海金桥生产线自动化项目、安集科技上海金桥生产基地分析检测能力提 升项目及补充流动资金，项目预计2023年7月建成，新增1.5万吨化学机械抛光液生产能力。公司现围绕现有产品线所需的产能改扩建正在建设中。其中上海金桥基地，主要生产化学机械抛光液；宁波北仑基地，主要 生产功能性湿电子化学品。公司募集资金用于宁波北仑生产基地建设化学机械抛光液产线，将打造上海、宁波“双基地”的 概念，扩充产能的同时，进一步降低产品供应风险。
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