国产|国产化率还不到10%！一文看懂国产半导体材料(15) 半导体|材料|国产化率还不到

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1、制程缩小提高 CMP 次数，封装工艺进步拓宽 CMP 边界
晶圆制程缩小需大幅提高 CMP 次数，导致 CMP 抛光耗材在晶圆制造过程中消耗量增加。根据 Cabot 微电子数据，14 纳米以下逻辑芯片工艺要求的关键 CMP 工艺将达到 20 步以上，使用的抛光液将从 90 纳米的约 5 种抛光液增加到 20 余种，种类和用量迅速增长；7 纳米及以下逻辑芯片工艺中 CMP 抛光步骤甚至可能达到 30 步，使用的抛光液种类接近 30 种。CMP 的应用边界，从最初的 STI（浅沟槽隔离层）拓展到 ILD（层间介质）、Metal（金属互连层）、TM（顶层金属）等。

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目前逻辑芯片正向 7nm 以下先进制程发展，台积电 5nm 产品已于 2020 年下半年实现量产出货，而芯片制程从成熟制程 28nm，先进制程 14nm 上升到 7nm 后，CMP抛光步骤大幅增加。

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存储芯片的封装工艺进步，让 CMP 工艺从前道延展到后道。存储芯片由 2D NAND向 3D NAND 技术变革，也会使 CMP 抛光步骤数近乎翻倍。集成电路 2D 存储器件的线宽已接近物理极限，NAND 闪存已进入 3D 时代。随着系统级封装等新的封装方式的发展，技术实现方法上出现了倒装、凸块、晶圆级封装、2.5D 封装和 3D 封装等先进封装技术。目前 64 层 3D NAND 闪存已进入大生产，232 层闪存已经推出，目前处于扩产周期。

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此外，TSV 硅通孔技术作为一项高密度封装技术也需要用到 CMP 。TSV 正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术，被认为是第四代封装技术。由于 TSV 技术中需要使用 CMP 工艺，进行通孔大马士革铜工艺淀积后的正面抛光，用来平坦化和隔开另一面沉积的导体薄膜，便于金属布线，也会用于晶圆背面金属化和平坦化的减薄抛光，因此 CMP 抛光材料将在先进封装工艺中寻找到新的市场空间。

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2、国产替代突破技术壁垒，国内厂商缩短验证周期
①抛光垫：
抛光垫的自身硬度、刚性、可压缩性等机械物理性能对抛光质量、材料去除率和抛光垫的寿命有着明显的影响。硬度即定期保持形状精度的能力，采用硬质抛光垫可以获得较好的工件平面度，使用软质抛光垫可以加工变质层和表面粗糙度都很小的抛光平面。可压缩性决定抛光过程中抛光垫和工件表面的贴合程度，影响材料去除率和表面平坦化程度。可压缩性越大，贴合越紧密，去除率越高。目前，国际先进厂家在 3D-NAND 等高要求的生产环节中应用固定研磨颗粒的抛光垫，其产品融合了原本存在于抛光液的抛光颗粒，抛光垫重要性有望进一步提高。

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CMP 抛光垫行业具有技术密集、资金密集、客户验证壁垒高的特点，导致抛光垫全球市场集中度高，主要被陶氏化学占据，占全球 79%的市场份额，美日 5 大厂商占据 91%的份额。过去，国内抛光所用 CMP 抛光垫，几乎全部依赖进口。目前中国国内仅鼎龙股份有能力大批量提供，是国内唯一一家全面掌握抛光垫全流程核心研发和制造技术的 CMP 抛光垫供应商。目前陶氏化学垄断了中国近 90%的 CMP抛光垫市场供给，是国产替代的主要对象。