抛光垫行业壁垒高,市场被国外龙头高度垄断

2020年12月17日

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。据中国电子展的了解,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 抛光垫具有技术、专利、客户体系等较高行业壁垒

 

CMP 抛光垫具有较高技术要求、持续较大资金投入、核心客户认证体系是主要进入壁垒。对于行业现有龙头企业而言,为了打击后发企业的竞争优势,往往会发挥市场垄断支配地位,通过采取差异性定价策略锁定下游晶圆厂的长期合同,从而建立自身的行业护城河。

 

抛光垫是 CMP 工艺中重要耗材。聚胺脂有像海绵一样的机械特性和多孔吸水特性,具有良好的耐磨性、较高的抛光效率, 在集成电路晶圆的 CMP 中应用非常广泛。主要型号有 IC1000、IC1400、IC2000、SUBAIV 等,其中 IC1000和 SUBAIV 是用得较广的。抛光垫表面包括一定密度的微凸峰,也有许多微孔,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。垫上有时开有可视窗,便于线上检测。抛光垫是 CMP 工艺中重要的耗材,同时需要定时整修。

 

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。抛光垫的硬度决定了其保持形状精度的能力。采用硬质抛光垫可获得较好工件表面的平面度, 软质抛光垫可获得加工变质层和表面粗糙度都很小的抛光表面。抛光垫的可压缩性决定抛光过程抛光垫与工件表面的贴合程度, 从而影响材料去除率和表面平坦化程度。可压缩性大的抛光垫与工件的贴合面积小, 材料去除率高。

 

①   国内专利技术积累浅

 

国产抛光垫较大的痛点之一在于专利技术积累较浅。日本、美国在抛光垫领域技术积累较厚实,中国排名第5。据《集成电路制造业用高分子聚合物抛光垫专利分析》一文统计,截至 2017 年,在全球 2918 个专利中,有效专利约 1511 个,而其中日本有效专利占比达 41%,美国有效专利占比达 33%,分别位居一、二名,中国近年来有所提升,有效专利数占比达16%。

 

海外抛光垫龙头企业罗门哈斯(被陶氏收购)拥有较多和 CMP PAD 相关的高质量及基础专利。截止于 2017 年 9 月,通过代表专利质量指标的引用次数指标显现,罗门哈斯的专利被引用次数在全球范围内所有申请人中较多,达 451次,其总计拥有 201 个抛光垫的设计和制造方面的专利族,154 个抛光垫在抛光方面的应用专利,123 个抛光层方面的专利族,8 个抛光垫表面的专利族。

 

陶氏 2009 年收购罗门哈斯后,进一步巩固了抛光垫市场份额。预估目前陶氏20英寸抛光垫占据国内 85%左右的市场份额,30 英寸抛光垫的市占率则更高。

 

国内企业在化学机械抛光领域起步较晚,仅有以鼎龙股份为代表的企业少量生产中低端产品。

 

国内抛光垫领先企业鼎龙股份,2019 年共拥有专利 555 项,其中抛光垫制造及工艺相关发明及创新有效专利约 54 项,与海外企业具有一定差距。

 

以主要应用在 300mm 晶圆方面的开窗口的抛光垫为例,专利被美国应用材料公司占有,国内仅陶氏获得授权生产及销售。而鼎龙为代表国内厂商从无窗口200mm 抛光垫入手,依靠成本优势和优质服务来开拓市场,进而积累技术水平向高端领域进军。

 

核心客户认证体系壁垒较高。核心客户认证体系壁垒较高,主要由于抛光垫对芯片良率影响较大,但成本占比较相对较低,在稳定而成熟的 FAB 厂中,为确保芯片良率,一般很少替换原有稳定的供应商。半导体 Fab 厂具有资本密集和技术密集的属性,对于上游半导体原材料的稳定性和良品率有较高的要求,因此对于原材料供应商认证门槛较高、认证周期较长。目前在半导体产业链安全可控的大环境下,国内厂商速度加快,验证周期缩短到半年左右。

 

 

资料来源:

国信证券:《科技创新大时代,半导体 CMP 核 心材料迎来国产化加速期》

兴业证券:《抛光液龙头,半导体材料国产替代确定标的》

中信建投:《半导体材料系列报告(3)抛光液/垫:CMP 工艺关键耗材》