抛光液/垫是CMP关键耗材，几家欢喜几家愁。除了业绩飞涨的晶圆代工厂之外，对高精度晶圆制造至关重要
化学机械抛光（CMP）是晶圆制造的关键步骤，之前关注较低的Wi-Fi模组也有望借此机会再上一层楼。据DigiTimes今日报道，其作用在于减少晶圆表面的不平整，网络通信芯片供应吃紧已持续多时，而抛光液、抛光垫是CMP技术的关键耗材，随着厂商交期由50周又往后延，价值量较高，下游客户囤货气焰愈发高涨。例如，分别占CMP耗材49%和33%的价值量，工业电脑一般情况下网通芯片需求约一千颗/月。然而目前，其品质直接影响着抛光效果，多数客户却直接翻倍下单，因而对提高晶圆制造质量至关重要。抛光液/垫技术壁垒较高，以每月几千颗的订单力抢产能。上游供应吃紧，高品质的抛光液需要综合控制磨料硬度、粒径、形状、各成分质量浓度等要素，经销商又加价销售，而抛光垫则更加看重低缺陷率和长使用寿命。随着制程不断迭代，叠加下游需求持续拉升，未来抛光材料将往专用化和定制化方向发展。
产业整体向好结合技术迭代，抛光材料市场稳健增长
全球半导体产业规模巨，且在不断增长，半导体材料作为半导体行业发展的基础，将伴随产业红利持续增长。抛光液、抛光垫是CMP 工艺的重要耗材，约占抛光材料价值量的80%，市场规模增长稳健。同时，由于最新的技术需要更多次的CMP抛光操作，随着芯片制程 的不断提高，以及 3D NAND技术的不断普及，技术迭代也将进一 步推动抛光材料需求增长。2018年全球抛光液、抛光垫市场规模合 计20.1 亿美元，预计2023年将达到28.4 亿美元，复合增长率7%。
美系厂商垄断市场，替代需求愈加强烈，国产厂商迎来机遇目前全球抛光垫市场呈现一家独的市场格，陶氏化学占有绝对主导地位，市占率高达79%。抛光液市场同样以国外厂商为主，行业龙头Cabot微电子市占率达36%，但市场格呈现分散化趋势。随着半导体产业逐渐向转移，国内半导体材料需求持续增长，但国产供给缺口十分巨，国产化率仅10%，替代需求强烈。随着需求的多样化和对品质要求的提高，未来抛光材料将逐步向专用化、定制化方向发展，这为立足国内市场的国产厂商提供了机遇。
抛光液、抛光垫——CMP主要耗材，半导体制造的刚性需求
化学机械抛光（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。晶圆制造主要包括7流程，分别是扩散（ThermalProcess）、光刻（Photolithography）、刻蚀（Etch）、离子注入（IonImplant）、薄膜生长（DielectricDeposition）、化学机械抛光（CMP）、金属化（Metalization）。化学机械抛 光（CMP）最早在1980年代被引入半导体制造中，用于减少晶片表面的不均匀性，几乎所有生产特征尺寸小于 0.35 微米的半导体制造厂均采用了该工艺。CMP可以平整晶片表面的不平坦区域，并可以以更高的精度进行后 续光刻。CMP使芯片制造商能够继续缩小电路面积并扩展光刻工具的性能。
抛光液、抛光垫是CMP工艺中不可或缺的材料，有着较高的价值量。CMP工艺集合了抛光液的化学（酸 性或碱性）效应以及微磨料的机械效应，将晶圆固定在可旋转的载体中（单头或多头），并将抛光垫放置在一个可旋转的平台上，两者在一定压力及抛光液的作用下相互运动，以实现晶圆表面的高度平坦化。CMP抛光材 料总体占到晶圆制造所需各类材料成本的7%，其中抛光液、抛光垫有着较高的价值量，分别占到抛光材料的49%和33%，其他抛光材料还包括抛光头、研磨盘、检测设备、清洗设备等。
CMP工艺应用广泛，为抛光材料提出多重需求。CMP 工艺在芯片制造、半导体分立器件加工、电子元器件加工、蓝宝石表面加工等领域有着广泛应用。CMP工艺有着多种应用对象，包括CuCMP、Cu阻挡层CMP、
钨CMP、氧化物CMP、HKMG氧化物CMP、HKMG电极CMP、选择性浅沟槽隔离技术（S-STI）CMP。
抛光液是均匀分散胶粒乳白色胶体，主要起到抛光、润滑、冷却的作用。根据酸碱性可以分为酸性抛光液 和碱性抛光液，根据应用场景可以分为金属抛光液和非金属抛光液。以碱性 SiO2 抛光液为例，其重要成分包含磨料（SiO2 胶粒）、碱、去离子水、表面活性剂、氧化剂、稳定剂等。SiO2胶粒主要作用是进行机械摩擦并吸 附腐蚀产物，要求硬度适当，尺寸在 1-100nm。碱性溶液在抛光过程中主要起到腐蚀作用，因避免引入Na+、 K+等金属离子，其组成通常是有机胺，其PH值一般为9.4-11.1之间。氧化剂用于加速腐蚀反应速率，由于Si本身与碱反应速率较慢，而SiO2与碱反应速率较快，氧化剂可将表层Si进行氧化，从而获得较快的腐蚀速度。表面活性剂用于不溶性颗粒，防止胶粒凝聚沉淀。
抛光垫是一种疏松多孔的材料，具有一定弹性，一般是聚亚氨酯类，主要作用是存储和传输抛光液，对硅片提供一定的压力并对其表面进行机械摩擦。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，可提高抛光均匀性。抛光垫虽不与硅片直接接触，但仍同抛光液一样属于消耗品，其寿命往往只有45-75小时， 需要定时整修和更换。
CMP技术对抛光材料品质要求严格，高品质材料研发技术难度高。抛光液由磨料、PH值调节剂、氧化剂、分散剂、表面活性剂等多种成分混合而成，介质复杂度很高。高品质抛光液的关键在于控制磨料的硬度、粒径、形状等因素，同时使得各成分达到合适的质量浓度，以达到最好的抛光效果。抛光垫由于在抛光的过程中会不断消耗，因而其使用寿命成为衡量抛光垫优良的重要技术指标，越长的寿命越有利于晶圆厂维持生产的稳定。此外，缺陷率对于衡量抛光垫的优良程度同样重要，这一指标在纳米制程的晶圆生产中尤为重要。
半导体红利结合技术迭代，抛光材料市场持续增长
半导体产业红利带动材料市场持续增长。全球半导体市场自2016年至2018年经历了复合增长率18%的高速增长，达到4690亿美元规模，虽2019年市场收缩，但预计未来两年全球半导体市场将重新迎来高速增长， 有望达到13%的复合增长率。半导体材料是半导体行业发展的基础，将伴随半导体行业发展持续增长。2018年 半导体材料市场达到519亿美元，占全球半导体整体规模的11%。预计到2023年，半导体材料市场将突破600亿美元，复合增长率达4.3%。
背靠全球规模最、增速最快半导体市场，国产半导体材料有着极佳的成长环境。
2001年以来亚太地区（不含日本）半导体市场年复合增长率达12.2%，是全球增长最快的地区。到2018年，亚太地区（不含日本）半导体市场规模占全球的60%，是排名第二的美国的近三倍，是欧洲地区的近7倍。2014-2018年集成电路产业 销售额以超过20%的年复合增长率高速增长，增速超过全球平均水平，到2018年达到近6500亿元规模。
抛光材料是半导体材料的重要组成分，整体增长稳健。
2014-2020 年，全球 CMP 抛光材料市场以6%的 年复合增长率稳定增长，预计到2020年全球抛光材料市场规模将达到32.1亿美元。抛光液和抛光垫在CMP材 料中价值占比，合计约占 80%左右。2016-2018 年抛光液、抛光垫合计市场规模复合增长率 7%，至2018年市场规模达到20.1亿美元，其中抛光液和抛光垫市场规模分别为12.7亿美元和7.4亿美元。预计到2023 年，全球抛光液和抛光垫市场规模将达到28.4亿美元，抛光液和抛光垫市场将分别达到17.9 亿美元、10.5 亿美元。
技术迭代进一步推动需求增长。在7nm工艺取得巨成功之后，台积电最新制程工艺已经推进到了5nm，20年二季度便可实现量产，将应用在苹果最新的A14芯片上。三星于2019年取得了5nm制程技术，最快于2020年底进行正式稼动。制程越先进，需要的CMP抛光步骤就越多，14nm制程需要22次CMP抛光，7nm制程则需要高达29次CMP抛光。制程的不断推进将推动抛光材料的需求增长。此外，NAND存储芯片同样正在经历从2D结构到3D结构的技术革新，3DNAND中抛光步骤达到16次，是2DNAND的两倍，对抛光材料的需求同样将翻倍增长。
专用化、定制化是抛光材料未来发展方向。化学机械抛光 CMP技术在多领域均有应用，且随着技术的进 步各领域对于 CMP 技术专用化的要求也将越来越高。比如抛光液在不同的应用领域需要不同的特性，分化出铜及铜阻挡层抛光液、钨抛光液、硅粗抛光液等分类，分别应用于逻辑芯片、存储芯片、硅晶片等不同领域，随着芯片制程的提高以及技术的改进，抛光液专用化程度将逐渐提高。CMP技术是一个非常复杂的过程，要达到 最优的抛光效果需要综合考虑多方面的因素。比如抛光垫在缺陷率提高的同时，则会导致平坦度的降低，随着制程的提高这种矛盾将更加突显，因而对于先进制程工艺，需要定制化地给出满足要求的抛光垫产品。
专用化和定制化将给后起的国产厂商带来机遇。一方面，国产厂商可以集中有限资源发力研发某一特定应用领域抛光材料，如专注铜及铜阻挡层抛光液，以此作为突破口打入市场。另一方面，可以凭借本土化优势，与国内主流的晶圆制造厂商展开深度合作，研发定制化的产品，逐步构筑壁垒。
国产抛光材料起步晚，替代空间巨
抛光液市场格有分散化趋势，国产替代机会更。
美国的CabotMicroelectronics是全球抛光液市场龙头， 2000年市占率高达80%，不过到2017年CabotMicroelectronics全球市占率降低至36%。其他主要供应商包括 Hitachi、Fujimi、Versum 等，市占率分别为15%、11%、10%。抛光液市场分散程度相对较高，多元化发展趋 势明显，国产厂商实现替代机会较。目前安集微电子已经形成替代，全球市占率达到2%。
抛光垫技术壁垒较高，国外厂商形成寡头垄断格。陶氏是全球最的抛光垫供应商，市占率高达79%，几乎垄断市场，陶氏在抛光垫市场占有率更是高达85%以上。其他厂商CabotMicroelectronics、ThomasWest、FOJIBO 等，全球市占率均不超过5%。抛光垫较高的技术壁垒是陶氏形成强势垄断的原因。抛光垫作为CMP抛光工艺中必需耗材之一，对缺陷率和使用寿命有较高的要求，需要厂商有足够的技术研发实力。目前高端的300mm晶圆抛光垫专利掌握在美国应用材料公司手中，在只有陶氏获得专利授权。由于抛光垫有较高技术要求，认证周期较长，因而公司更易形成稳定的客户关系。
产业转移趋势明显，国产材料缺口巨，双重机遇利好抛光材料国产替代。2017-2018年，纯晶圆代工市场规模增速全球，高达到41%，市场规模增长至106.9亿美元，成为全球第晶圆代工市场。2018-2019年，新建晶圆厂数量达到高峰，到2020年新建晶圆厂累计将达到20座。全球晶圆产能向转移趋势明显，带动市场对上游半导体材料的需求。相对国内市场晶圆制造材料的巨需求，国产半导体材料供给缺口巨，国产化率只有20%左右，抛光材料细分市场国产化率更是不足15%，国产替代需求强烈。
CabotMicroelectronics：全球抛光液龙头
Cabot Microelectronics（卡伯特微电子）1999年于美国，是全球最的CMP抛光液供应商，市占率36%，同时是全球第的CMP抛光垫供应商，市占率5%。
Cabot 业务以抛光液为主，2018 年全年营收5.9 亿美元，其中CMP抛光液贡献78%，达4.6亿美元。Cabot抛光液产品结构以主要用于存储芯片的钨抛光液为 主，占比55%；电介质抛光液占比30%，其他金属抛光液占比15%。
Cabot作为全球最的抛光液供应商，客户分布广泛，且分散度高。
韩国是 Cabot抛光液最的市场，其次是台湾、、美国以及欧洲，占比分别为 23%、22%、16%、13%、7%。可以看出，Cabot 的市场收入分布与全球晶圆制造行业分布一致，公司在全球均有极强的竞争力。同时，Cabot前客户收入占总营收比重为57%，客户分散度较高。2018年，Cabot在营收为0.97亿美元。
Cabot产品线丰富，专用化程度高。公司抛光液产品针对钨、电介质（硅、氧化物等）、金属（铜、铜阻 层、铝等）等应用对象均有明确的定位，且推出多款针对不同制程的产品，涵盖 10nm-130nm制程，以满足客 户多层次的需求。
知识产权是 Cabot 重要的护城河。Cabot 微电子致力于基础 CMP 技术、CMP消耗品等领域的研发，2019财年中研发投入共计达5170 万美元。Cabot微电子拥有强且完备的知识产权体系，截至2019 年10 月31 日， Cabot微电子在全球拥有1317项有效专利，其中284项为美国专利。并且Cabot微电子有357项正在申请的全 球专利，以不断更新公司的知识产权体系，维护公司的持续竞争力。
Cabot微电子注重尖端CMP抛光材料的研发，在全球各个主要的半导体市场均设有研发中心，助力企业 更好地服务客户。公司在美国伊利诺伊州奥罗拉市的研发中心设有1级无尘室，以及用于300mm抛光材料的先进设备；在台湾设有具有200mm抛光能力的无尘室；在韩国的研发中心具有抛光液配制能力和300mm抛光能力；在新加坡设有研发实验室，为数据存储芯片提供抛光、计量以及抛光液功能。遍布全球的研发中心让Cabot微电子能够与客户形成紧密联系，及时获取客户需求，并提供性能优异的CMP抛光材料解决方案。
Dow：全球抛光垫绝对领导者
陶氏化学于1897年，经过多年的发展，目前已经成为了美国第、全球第化工企业。公司 产品丰富、业务广泛，产品主要涵盖电子及特殊材料、涂料和基础设施、健康农业科学、特种系统、特种化学品、基础塑料、基础化学品、烃及能源领域，有5000多种产品，客户遍及全球170多个。陶氏在半导 体材料领域主要经营CMP抛光垫、抛光液、光刻材料等，尤其在CMP抛光垫市场有着绝对的统治地位，全球市占率高达79%。
陶氏抛光垫产品技术先进，始终引领着市场发展。
陶氏最早推出的型号为IC1000的抛光垫产品，现在已经成为了抛光垫行业标准，其他厂商的抛光垫产品测试均以IC1000对标标准。陶氏的抛光垫产品正在朝着缺陷率更低、平坦度更高、使用寿命更长的方向发展，历代产品在缺陷率、使用寿命上均有幅的提升，如2014年推出的IKONIC4000的缺陷率在2010年的VISIONPAD6000的基础上降低了70%。在未来这一发展方向仍将引领整个抛光垫行业的发展。
随着5G商用的落地以及物联网的加速渗透将继续推动半导体产业红利，同时伴随半导体产业东移趋势，我国半导体产业将持续增长，充分利好上游半导体材料市场。同时，更高芯片制程以及3D NAND的成熟和普及将直接带来对抛光材料需求的增长。需求增长的同时是国产供给的不足以及国外企业的垄断，因此国产替代需求巨且强烈，WE财经建议投资者更多关注国内此类公司的发展和上市进程，争取在最佳时机以合理价格入手，并跟随公司成长获得市场红利和投资超额回报。
