2022年CMP行业市场规模分析.docx

2022年CMP行业市场规模分析1、CMP行业：市场规模稳步增长，国产厂商加速突破CMP（化学机械抛光）通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合，实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化。集成电路普遍采用多层立体布线，集成电路制造的前道工艺环节需要进行多层循环，在此过程中需要通过CMP工艺实现晶圆表面的平坦化。CMP重复使用在薄膜沉积后、光刻环节之前，除了集成电路制造，CMP设备还可以用于硅片制造环节与先进封装领域。1）集成电路制造领域：芯片制造过程按照技术分工主要可分为薄膜淀积、CMP、光刻、刻蚀、离子注入等工艺环节，各工艺环节实施过程中均需要依靠特定类型的半导体专用设备；2）硅片制造领域：半导体抛光片生产工艺流程中，在完成拉晶、硅锭加工、切片成型环节后，在抛光环节，为最终得到平整洁净的抛光片需要通过CMP设备及工艺来实现；3）先进封装领域：CMP工艺会越来越多被引入并大量使用，其中硅通孔（TSV）技术、扇出（Fan-Out）技术、2.5D转接板（interposer）、3DIC等将用到大量CMP工艺。随着制程发展，制造工艺中引入多层布线和一些新型材料，CMP步骤随之增多、工艺类型增加。以逻辑芯片为例，65nm制程芯片需要经历约12道CMP步骤，而7nm制程所需要的CMP处理增加至30多道。进入0.25μm节点后的Al布线和进入0.13μm节点后的Cu布线，CMP技术的重要性开始突出。进入90～65nm节点后，随着铜互连技术和low-k介质的广泛采用，CMP的研磨对象主要是铜互连层、绝缘膜和浅沟槽隔离（STI）。从28nm开始，逻辑器件的晶体管中引入high-k金属栅结构（HKMG），因而同时引入了两个关键的平坦化应用，即虚拟栅开口CMP工艺和替代金属栅CMP工艺。到了32nm和22nm节点，增加铜互连低k介质集成的CMP工艺技术。在22nm开始出现的FinFET晶体管添加了虚拟栅平坦化工艺，这是实现后续3D结构刻蚀的关键技术。制程节点发展至7nm以下时，CMP的应用新增了包含氮化硅CMP、鳍式多晶硅CMP、钨金属栅极CMP等先进CMP技术，所需的抛光步骤也增加至30余步，大幅刺激了集成电路制造商对CMP设备的采购和升级需求。CMP设备包括抛光、清洗、传送三大模块。作业过程中，抛光头将晶圆待抛光面压抵在粗糙的抛光垫上，借助抛光液腐蚀、微粒摩擦、抛光垫摩擦等耦合实现全局平坦化。抛光盘带动抛光垫旋转，通过先进的终点检测系统对不同材质和厚度的膜层实现3~10nm分辨率的实时厚度测量防止过抛，更为关键的技术在于可全局分区施压的抛光头，其在限定的空间内对晶圆全局的多个环状区域实现超精密可控单向加压，从而可以响应抛光盘测量的膜厚数据调节压力控制晶圆抛光形貌，使晶圆抛光后表面达到超高平整度，且表面粗糙度小于0.5nm。制程线宽不断缩减和抛光液配方愈加复杂均导致抛光后更难以清洗，且对CMP清洗后的颗粒物数量要求呈指数级降低，因此需要CMP设备中清洗单元具备强大的清洁能力来实现更彻底的清洁效果，同时还不会破坏晶圆表面极限化微缩的特征结构。2、全球CMP设备21年26亿美元市场，国内晶圆厂持续扩产带来订单机会全球半导体设备销售额连续3年增长，2021年全球设备销售额1026亿美元，同比增长45%，其中晶圆制造设备880亿美元，同比增长45%，预计2022年前道制造设备增速为18%增长至1070亿美元。从中国半导体设备市场规模角度来看，2017-2019年中国大陆地区的CMP设备市场规模分别为2.2亿美元、4.6亿美元和4.6亿美元，对应年度中国大陆半导体设备市场销售规模分别为82.3亿美元、131.1亿美元和134.5亿美元。我们测算2021年全球CMP设备市场规模约为26亿美元，中国大陆CMP设备市场规模约为7.5亿美元。国内的中芯国际、长江存储、长鑫存储、华虹集团等厂商在陆续进入加速扩产期，产能持续增长，为设备厂商带来了巨大的订单机会。我们根据公开信息统计，截止21年底中国大陆地区的晶圆代工厂、IDM厂等的12英寸潜在扩产产能为120万片/月，8英寸还有42万片/月。我们测算12英寸2022-2023每年新增产能持续增长，分别为33.5/36.5万片/月。假设8英寸晶圆厂投资成本为1.2亿美元（约8亿元人民币）/万片月产能，12英寸90nm-28nm的投资成本为4-8亿美元/万片月产能。我们测算2022-2023年中国大陆内资晶圆厂资本开支分别为1688/1916亿元，所需设备的市场规模为1351/1533亿元，同比增长30%/13%。3、美国应材与日本荏原垄断全球90%市场，2021年国产化率达到16.5%2017年和2018年美国应用材料和日本荏原两家公司合计占有全球CMP设备98%和90%的市场份额。到2019年应用材料占据了70%的