CMP拋光液( chemical mechanical polishing化學(xué)機(jī)械拋光，簡(jiǎn)稱CMP)是平坦化精密加工工藝中超細(xì)固體研磨材料和化學(xué)添加劑的混合物，CMP拋光液一般由提供研磨作用的超細(xì)固體粒子如納米級(jí)SiO₂、Al₂O₃粒子等和提供腐蝕溶解作用的表面活性劑、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成。它廣泛用于各類集成電路、半導(dǎo)體、藍(lán)寶石、LED行業(yè)及其他領(lǐng)域的拋光過(guò)程，用來(lái)輔助拋光、保護(hù)硅片等材料免受劃傷，因此在國(guó)產(chǎn)芯片的發(fā)展歷程中是離不開(kāi)它的。本文將對(duì)中國(guó)CMP拋光液行業(yè)現(xiàn)狀與機(jī)遇進(jìn)行分析。

       CMP技術(shù)是目前集成電路硅晶片拋光的充分條件

       CMP技術(shù)通過(guò)化學(xué)腐蝕和機(jī)械研磨綜合發(fā)揮作用，它利用了磨損中的“軟磨硬”原理，即用較軟的材料來(lái)打磨較硬的拋光工件。施加一定壓力和拋光漿料，使拋光工件相對(duì)于拋光墊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，借助于納米粒子的研磨作用和氧化劑的腐蝕作用的結(jié)合，在被拋光的工件表面形成較高質(zhì)量的光潔表面。從而避免了單純化學(xué)拋光易造成的拋光速度慢、表面不平整、拋光一致性差和單純機(jī)械拋光造成的表面損傷等缺點(diǎn)。

       在集成電路(IC)和超大規(guī)模集成電路中(ULSI)對(duì)基體材料硅晶片的拋光上，CMP技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。目前，國(guó)際上普遍認(rèn)為，器件特征尺寸小于0.35μm時(shí)，為了保證光刻影像傳遞的精確度和分辨率必須進(jìn)行全局平面化，而CMP是現(xiàn)在幾乎唯一可以滿足全局平面化需求的技術(shù)。

       目前，CMP技術(shù)己經(jīng)發(fā)展成以化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)為主體，將在線檢測(cè)、終點(diǎn)檢測(cè)、清洗等工藝流程融于于一體的系統(tǒng)技術(shù)，產(chǎn)生于集成電路向薄型化、平坦化、微細(xì)化、多層化工藝發(fā)展過(guò)程。同時(shí)也是晶圓向更大直徑過(guò)渡，提高生產(chǎn)率，降低制造成本，襯底全局平坦化所必需的工藝技術(shù)。

       作為CMP技術(shù)的最重要構(gòu)成，CMP拋光液一般由磨料、PH值調(diào)節(jié)劑、氧化劑、分散劑和去離子水等添加劑組成，如表1所示。

表1 CMP拋光液的構(gòu)成及簡(jiǎn)介

來(lái)源：學(xué)術(shù)期刊整理

       國(guó)內(nèi)市場(chǎng)被國(guó)外企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)企業(yè)主導(dǎo)中低端產(chǎn)品

       2017年，中國(guó)CMP拋光液消費(fèi)量達(dá)到了2137萬(wàn)升，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到9653萬(wàn)升。

圖1 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主流廠商銷量（萬(wàn)升）及占比

來(lái)源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

       國(guó)內(nèi)市場(chǎng)芯片用拋光液主要由Cabot Microelectronics、Dow Electronic Materials、Fujimi Incorporated、Air Products/Versum Materials、Fujifilm、Hitachi Chemical和安集微電子等主導(dǎo)。2017年，國(guó)外廠商的銷量市場(chǎng)總占有率超過(guò)65.7%，呈現(xiàn)壟斷的格局。

       在高端半導(dǎo)體領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)廠商目前主要是安集微電子一家，公司客戶遍及除大陸之外的美國(guó)、新加坡、馬來(lái)西亞、臺(tái)灣、歐洲等地區(qū)，其中包括數(shù)家全球知名的晶圓制造企業(yè)，如中芯國(guó)際、臺(tái)積電和Intel等。半導(dǎo)體用CMP拋光液技術(shù)壁壘高，市場(chǎng)集中度極高，中國(guó)市場(chǎng)，高端產(chǎn)品主要被日美企業(yè)壟斷。

       在中低端領(lǐng)域己基本國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)廠商如上海新安納電子科技有限公司、湖北海力天恒納米科技有限公司、湖南皓志科技股份有限公司、深圳市力合材料有限公司、無(wú)錫易潔工業(yè)介質(zhì)有限公司等，占有重要地位。

       2017年，中國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)CMP拋光液產(chǎn)量達(dá)到了538萬(wàn)升，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到4100萬(wàn)升，2017年產(chǎn)值為1.37億元，預(yù)計(jì)2025年達(dá)到10億元，2018~2025年復(fù)合增長(zhǎng)率為21.9%。通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)CMP拋光液的產(chǎn)量和消費(fèi)量，我們可以發(fā)現(xiàn)目前CMP拋光液的缺口很大，尤其是高端產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)化率較低，需要大量依賴進(jìn)口。

       產(chǎn)業(yè)化瓶頸：投入風(fēng)險(xiǎn)大，國(guó)外壟斷，供應(yīng)鏈不完善

       用于晶圓前道生產(chǎn)工藝中的國(guó)內(nèi)材料科技一直是空白。比如，用于晶圓表面的SiO₂拋光液，SiO₂漿料是整個(gè)配方成分的核心，它目前處于國(guó)外企業(yè)壟斷中。半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈的上游被國(guó)外企業(yè)掌控，決策權(quán)在國(guó)外公司，考慮問(wèn)題很難從中國(guó)市場(chǎng)出發(fā)。隨著集成電路的發(fā)展，它的負(fù)面影響會(huì)越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)的材料企業(yè)的優(yōu)勢(shì)是對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度快，服務(wù)也跟得上。但是是缺少含金量的技術(shù)工藝。

       目前本土廠商面臨著以下制約因素:

       一是集成電路材料領(lǐng)域新產(chǎn)品新技術(shù)迭代需要投入大量時(shí)間，從研發(fā)、中試到產(chǎn)業(yè)化，最終才能在用戶端獲得大規(guī)模應(yīng)用，風(fēng)險(xiǎn)高，很多時(shí)候產(chǎn)品尚未成型，企業(yè)已經(jīng)面臨資金斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

       二是國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手常常利用其市場(chǎng)壟斷地位，進(jìn)行產(chǎn)品捆綁、連帶等違規(guī)操作，先發(fā)制人阻止本地產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，本土企業(yè)甚至已經(jīng)失去了模仿跟進(jìn)的機(jī)會(huì)。

       三是供應(yīng)鏈不完善，很多高端原材料（如膠體二氧化鈰、超高純膠體二氧化硅）都需要從歐洲、美國(guó)和日本進(jìn)口，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)只能從低端開(kāi)始，技術(shù)與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)從開(kāi)始就處于被動(dòng)的局面。

       芯片國(guó)產(chǎn)化拉動(dòng)CMP拋光液的市場(chǎng)需求

       十年以前，國(guó)內(nèi)拋光液市場(chǎng)有90%的產(chǎn)品需要依賴進(jìn)口，其中高端產(chǎn)品如8英寸、12英寸的芯片用拋光液，國(guó)內(nèi)無(wú)法生產(chǎn)，全部依賴進(jìn)口。今年，中興芯片事件引發(fā)了國(guó)人對(duì)芯片行業(yè)的集體焦慮。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，更多的政策利好和資金扶持還會(huì)不斷出現(xiàn)，集成電路的上游行業(yè)會(huì)快速發(fā)展，CMP拋光液的需求規(guī)模也將大大提升。