中国粉体网讯
这两年,CMP材料市场无疑是火热的,一直在涨。
随着晶圆制造向高密度、三维化演进,直接拉动了抛光步骤和耗材更换频率,CMP材料的市场弹性大幅释放。在本土供应链需求增长和国产替代浪潮的双重驱动下,这一关键工艺环节正迎来前所未有的发展良机。
国际咨询机构TECHCET研究显示,2025年全球半导体CMP抛光材料(包括抛光液和抛光垫,其中抛光液占比近60%)市场规模为38亿美元,2026年预计增长10.3%至42亿美元。受益于人工智能需求对半导体产业的拉动,以及先进技术节点、新材料、新工艺带来的CMP步骤增加,TECHCET预计,2025年至2030年全球半导体CMP抛光材料市场复合增长率为8.8%。
CMP抛光材料主要由抛光液、抛光垫、钻石碟及清洗液组成,而化学机械抛光液在CMP技术中至关重要,在抛光材料中价值占比超过50%,其耗用量随着晶圆产量和CMP平坦化工艺步骤数增加而增加。
根据灼识咨询报告,2025年全球半导体CMP抛光液的市场规模约24亿美元。随着AI驱动,人工智能需求推动半导体产业发展以及先进技术节点、新材料、新工艺的应用需要更多的CMP工艺步骤,预计2025-2030年全球半导体CMP抛光液市场规模复合增长率为11.0%,预计2030年增至40亿美元。
CMP抛光液的国产化进程,一直在加速
在半导体行业更加看重产业链韧性的当下,CMP本土化进程亦呈现加速态势。据东海证券研报,中国CMP抛光液国产化率已从2021年的不足15%大幅提升至2025年的约34%。
国内市场方面:安集科技为抛光液行业龙头,全球市占率达到13%,已跻身全球化学机械抛光液主流供应厂商行列;鼎龙股份侧重抛光垫和抛光液协同发展,上海新阳、江丰电子等紧随其后。
“受益于产业链本土化,国内CMP市场呈现‘一超多强’格局。随着市场容量扩大和品类更新,未来科技型公司仍有分羹机会。”一家初创公司负责人表示。
但本土产业链还有一个严重的技术短板——磨粒
CMP抛光液,最难搞的,就是这个磨粒。
磨粒是CMP抛光液中执行机械研磨任务的核心功能组分,其性能直接决定了抛光速率、表面质量和缺陷控制水平,在抛光液生产成本中占比约60%。
抛光液中的磨料由于其分散稳定性、力学性质、形貌和粒径以及化学活性的差异可以显著影响CMP性能。
1.分散稳定性
抛光液中的纳米颗粒的分散通常依靠静电排斥和空间位阻来维持其分散性。在水性体系中,纳米颗粒基于 pH 获得电荷,当两个带相同电荷的颗粒接近时,会产生排斥作用,从而保持浆料系统的稳定。颗粒之间的空间力是由聚合物的吸附引起的,聚合物在颗粒表面形成覆盖层,使得粒子间的接触变得更加困难。
2.力学性质
材料去除率、抛光后表面质量(如表面粗糙度、缺陷)等CMP性能指标与磨料的力学性质有关,CMP过程中的机械作用依赖于磨料与被抛工件的接触及摩擦行为。基于力学接触模型,硬质磨料通常具有较高的抛光速率,但也容易引发划痕等缺陷;而软质磨料则表现出更优的抛光质量,能够有效减少表面损伤。
3.力学性质
在CMP中,单纯依靠磨粒研磨容易引起机械损伤,而结合化学作用能实现对基底的高效无损抛光。磨料的化学活性是指磨料本身能直接参与或增强CMP中的化学反应的能力。反应活性越强,能在抛光过程中与材料发生更有效的化学反应,生成可溶性或易去除的副产物,从而提高去除率,同时优化抛光后表面质量。
维持磨料的分散稳定性是影响抛光液能否长期保存的关键因素,同时也有助于防止因磨料团聚引起的划痕缺陷。但是业内人士关注到本土产业链的技术短板,特别是抛光液主要原材料——磨粒,仍高度依赖国际市场。
亚化咨询负责人夏磊表示,CMP抛光材料具备极高的技术壁垒,受限于国内起步较晚,核心专利长期被海外巨头垄断。抛光液配方复杂,研发与验证周期冗长,生产工艺与制程控制要求严苛。此外,高纯度磨粒长期以来依赖进口,供应链核心上游仍受制于海外企业。
“目前,国产抛光液技术已达国际领先水平,但部分高端产品仍需外购高纯磨粒。”一家上市公司负责人向上海证券报记者表示。
磨粒作为构成抛光液的核心原料,主流产品包括氧化铈、二氧化硅和氧化铝颗粒。一位研究人士向上海证券报记者表示,在磨粒方面,28纳米芯片成熟制程国内市场理论上可以实现国产化替代,但在更先进制程下,磨粒供应仍存在挑战,这将直接影响抛光液中金属杂质的控制水平。
目前,安集科技与鼎龙股份已开始布局这一领域。安集科技此前透露,其自产氧化铈磨料在相关产品中的测试论证进展顺利,多款产品已通过客户端的验证并实现量产供应。
参考来源:
[1]上海证券报、深企投研究、安集科技、东海证券
[2]马家辉等,芯片化学机械抛光中磨料技术研究进展
(中国粉体网编辑整理/山林)
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