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2023年9月
正文目錄
一、cmp耗材從無到有，國產替代潛力無限 4
1、cmp：追趕摩爾定律的關鍵技術 4
（1）ic發展的兩大趨勢：不斷縮小的器件特徵尺寸和不斷擴大的晶圓尺寸 4
（2）cmp是單晶矽片加工和多層金屬互聯技術中關鍵的平坦化技術 5
2、中國cmp材料市場：爆發受益於半導體產業快速成長 9
（1）積體電路產業將迎國產化大時代 10
（2）晶圓代工廠爭相布局中國，競爭激烈成本是關鍵 12
（3）cmp材料市場將持續受益，有望實現產業突破 17
3、cmp耗材存巨量國產替代空間 20
（1）cmp耗材兩大重要細分市場：拋光墊與拋光液 20
（2）高技術壁壘導致寡頭壟斷格局，國產期待零突破 24
二、鼎龍股份，進軍cmp拋光墊新藍海 25
圖目錄圖1：積體電路的主要應用與增速 5
圖2：半導體產業的發展趨勢及** 5
圖3：積體電路生產工序越來越複雜 6
圖4：cmp在積體電路製造過程中的應用 6
圖5：化學機械拋光原理圖 7
圖6：各類平坦化技術效果對比 7
圖7：矽片需經過多次拋光步驟 8
圖8：經過cmp拋光前後的多層金屬化結構 8
圖9：隨金屬互聯層數增多cmp的應用範圍越來越廣 9
圖10：隨製程進步所需cmp次數快速增長 9
圖11：國內積體電路產量（億塊） 11
圖12：中國積體電路市場規模及**（億元） 11
圖13：全球半導體市場份額佔比 11
圖14：我國ic設計業保持高增速 12
圖15：中國無晶圓ic設計業產值佔全球比重穩定提公升 13
圖16：我國ic嚴重依賴進口 14
圖17：中國佔據全球10%的晶圓產能（千片約當8寸晶圓/月） 14
圖18：大陸晶圓代工產業產值高速增長 14
圖19：各地區晶圓代工產能**（萬片/月，折8寸） 15
圖20：我國矽拋光片產量 16
圖21：中國矽拋光片產量佔全球比重 17
圖22：半導體材料的分類 17
圖23：全球半導體材料銷售額（十億美元） 18
圖24：中國半導體材料銷售額（十億美元） 19
圖25：各前道材料細分市場佔比 19
圖26：中國cmp材料市場份額穩定增長 20
圖27：拋光墊的微觀結構 21
圖28：軟墊和硬墊的工作機理 21
圖29：2023年各拋光耗材市場容量佔比 23
圖30：晶圓驅動下的拋光墊、拋光液市場規模增長 23
圖31：晶圓代工產能擴張帶動拋光墊市場成長 24
圖32：陶氏壟斷全球cmp拋光墊市場 25
圖33：化工新材料行業歷史peband 26
圖34：化工新材料行業歷史pbband 26
表目錄表1：積體電路支援政策一覽 10
表2：2015-2023年《國家積體電路產業發展推進綱要》發展目標 10
表3：2016和2017預計新增晶圓廠與生產線統計（60%以上實現概率） 16
表4：中國大陸主要晶圓廠商產能情況 16
表5：研磨液主要組成成分 22
隨著計算機、通訊和網路技術的快速發展，積體電路不斷向高速化、高整合化、高密度化和高效能化發展。早在50年前，戈登〃摩爾就**單位晶元上的整合電晶體數量將每年增加一倍，十年後又修改為每兩年翻一番，這就是著名的摩爾定律。這條看似沒有理論依據的定律神奇地**了半導體行業50年的發展，引領著半導體晶元不斷更新換代，整合度越來越高。
為了擴大晶元容量，提公升運算速度和技能，同時降低生產成本，最有效的方法就是縮小晶元的特徵尺寸和增大晶圓的直徑尺寸。目前晶元的特徵尺寸已經步入奈米級別，28nm、22nm已成為市場主流，14nm已可量產，10nm也開始試產，高度競爭進一步提公升了發展速度。隨著晶元層次的提公升，其面積也隨之擴大，為保證生產效率，晶圓的尺寸也越來越大，這樣一片晶圓上就能生產更多的晶元，從而大幅增加產量，降低單個晶元的生產成本。
據ibm研究，300mm（12英吋）晶圓所生產的晶元成本較 200mm可降低30%~40%，因此300mm晶圓目前已成為發展主流，並在向450mm過渡。
cmp技術廣泛應用在單晶矽片拋光和金屬佈線及介質層拋光中。
積體電路製造需要在單晶矽片上執行一系列的物理和化學操作，生產工藝非常複雜。隨著器件特徵尺寸的縮小，所需要的生產工序也更多，90nm以下的製程生產工藝均在400個工序以上才能完成。在這個複雜的過程中，單晶矽片製造和前半製程工藝中將會多次用到化學機械拋光（cmp）技術，最主要的是應用在單晶矽片的鏡面拋光和金屬佈線層的拋光中。
對於最小特徵尺寸在 0.35μm以下的器件，必須進行全域性平坦化。因此隨著器件特徵尺寸減小，合適的拋光工藝尤為重要。
一般拋光工藝包括機械拋光、化學拋光和化學機械拋光（cmp），其中化學機械拋光利用拋光液對砝片表面的機械研磨和化學腐蝕的雙重作用，兼有機械拋光和化學拋光兩種拋光方法的優點，尤其適合大直徑晶圓的加工， 是現代半導體製造工業中最為普遍的拋光方法。
cmp利用晶圓和拋光頭之間的相對運動來實現平坦化，拋光頭以一定壓力壓在旋轉的拋光墊上，研磨液在矽片表面和拋光墊之間流動，然後拋光墊的傳輸和離心力的作用下，均勻分布其上，在矽片和拋光墊之間形成一層研磨液液體薄膜。研磨液中的化學成分與矽片表面材料產生化學反應，將不溶的物質轉化為易溶物質，或者將硬度高的物質進行軟化，然後通過磨粒的微機械摩擦作用將這些化學反應物從矽片表面去除，溶入流動的液體中帶走，最終達到拋光的效果。
單晶矽片：一般來說，單晶矽片需要2次以上的拋光，表面才可以達到積體電路的要求。
單晶矽片首先通過化學腐蝕減薄，此時粗糙度在10~20μm，再進行粗拋光、細拋光、精拋光等步驟，可將粗糙度控制在幾十個nm以內。
金屬佈線：ic元件採用小尺寸、高聚集化的多層立體佈線後，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有很高的全域性平整度，即要求保證每層全域性平坦化，通常要求每層的全域性平整度不大於特徵尺寸的 2/3。cmp平坦化工藝使用的環節有：
互聯結構中凹凸不平的絕緣體、導體、層間介質（ild）、鑲嵌金屬（如al，cu）、淺溝槽隔離（sti）、矽氧化物、多晶矽等。
28nm製程需要12~13次cmp，進入10nm製程後cmp次數將翻倍。cmp技術最早使用在氧化矽拋光中，是用來進行層間介質（ild）的全域性平坦的，在半導體進入0.35μm節點之後，cmp更廣泛地應用在金屬鎢、銅、多晶矽等的平坦化工藝中。
隨著金屬佈線層數的增多，需要進行cmp拋光的步驟也越多，以28nm節點工藝為例，所需cmp次數為12~13次，而進入10nm製程節點後，cmp次數則會翻一番，達到25~26次。
利好政策密集出台，積體電路產業將迎國產化大時代。積體電路產業是國民經濟支柱行業之一，影響社會資訊化程序，因此一直以來都是國家重點支援行業。然而一直以來國內廠商的核心技術缺乏，難以滿足旺盛的市場需求和國家資訊保安、國防建設的需要。
自 2000 年以來，**就針對積體電路產業出台了一系列政策，旨在推動國產競爭力。2023年6月，《國家積體電路產業發展推進綱要》的出台，積體電路發展環境和政策體系進一步優化，並在2023年十月成立了國家積體電路產業投資**，推動海外併購潮。
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