半導體材料產業概述

材料和設備是半導體產業的基石，材料分布于整個半導體產業鏈的上游，產業規模大、細分行業多、技術門檻高、更新速度快，也是最容易“卡脖子”的環節。

2019年全球半導體材料市場營收為521億美元，較上一年相比略微下降1.1%。其中，中國大陸地區營收達88.6億美元，同比增長1.9%，也是全球唯一出現增長的材料市場。

半導體材料應用廣泛，主要包括集成電路（邏輯芯片、存儲芯片等）、光電子器件（光源、顯示器、光伏等）、分立器件和傳感器。其中，集成電路應用最廣泛，因為中國國產替代需求旺盛，2018年中國大陸的集成電路產業銷售額達6532億元，同比增長20.7%。隨著5G、物聯網、新能源汽車等下游市場的爆發，上游半導體材料亦大有可為，根據IC Insights預測，2016至2021年，整個IC市場年復合增長率為7.9%，其中汽車和物聯網帶來的增長率為13.4%和13.2%。

除了需求增長帶來的增量，國產替代帶來的存量市場也是重要的增長點。根據IC Insights預測，2023年中國大陸IC市場規模將達到2290億美元，但中國大陸IC產值僅470億美元，國產替代空間巨大。

制造一個半導體器件要用到多種材料，其中，硅片價值占比最高，約38%；其次是電子特氣和掩膜板，各占13%；光刻膠及其輔助材料合計占12%；CMP拋光材料占7%，雖然價值占比不高，但環節及其關鍵，一次制造過程可能需要幾十次拋光，而且拋光質量好壞將直接影響下一道工序的進程。

CMP即“化學機械拋光”，半導體器件通常要求達到納米級的平整度，要不然，各處電阻值不均，光刻也刻不準，目前最好的工藝是用化學（液體）和機械（墊子）結合起來的方式。在拋光這個工藝中，最重要的兩種材料是拋光液和拋光墊。拋光消耗的成本占比大概就7%，卻是半導體生產過程中重復次數最多的步驟，28納米制程的芯片，全程要12次拋光，現在芯片越來越小，到了10納米制程，拋光要重復30次，用掉30多種不同的拋光液。拋光墊的壽命也極低，通常45-75小時，屬于易耗品。

CMP材料行業規模及增速

2019年，全球拋光墊和拋光液的市場規模分別為7億美元和12億美元。預計全球CMP市場復合增長率約6%。隨著未來國內晶圓廠大幅投產，測算預計未來5年中國CMP市場規模增速可超10%，2023 年可達約30億元（約4.4億美元），其中，拋光液市場規模是拋光墊的1.7倍。

未來CMP材料增長可期，主要來自以下5個動力：

市場因素：5G、新能源汽車等新興產業本身的需求拉動。

資本因素：作為產業鏈稀缺資源的CMP材料，競爭優勢明顯，毛利率高，是資本必爭之地。比如安集科技的拋光液毛利率一直維持在55%左右，2020年三季度的銷售凈利率居然高達36.8%。

技術因素：隨著制程越來越先進，拋光次數也越來越多，前面提到，28nm工藝芯片要用到12次拋光，一旦進入到10nm，就要高達30次拋光。

政治因素：國產替代勢在必行。

產業鏈因素：晶圓制造產能持續向中國大陸轉移，目前中國大陸是僅次于中國臺灣、韓國的第三大生產基地，但增長率遠超前兩者。

CMP材料行業格局

（1）拋光液

拋光液由超細固體粒子研磨劑、氧化劑、表面活性劑、穩定劑等組成，納米級的固體粒子用于淹沒，氧化劑用于腐蝕溶解，從而實現化學機械相結合的拋光效果。難點在于，根據拋光需求不同，配方也不同，有用于硅、硅氧化物、銅的，有酸性的、踐行的，等等。所以，不斷嘗試，以及根據客戶需求不斷磨合所得到的配方，是主要的競爭壁壘。

前4大廠商皆為美日企業，市占率共65%，中國大陸的龍頭安集科技排第五名，占2%左右。安集科技是中國大陸目前唯一一家實現了130-28nm技術節點上的12英寸晶圓片用的拋光液的規模化銷售，14nm技術節點產品正在客戶認證中（總所周知，需要2-3年時間），10-7nm產品正在研發。

境外目前主流工藝是14nm，大陸境內是28nm（中芯國際），三星和臺積電則力推10-7nm工藝，而大陸龍頭安集科技目前的14nm產品還僅僅在客戶認證階段，可見和境外對手的差距。

（2）拋光墊

拋光墊一般由聚胺脂做成，有像海綿一樣的機械特性和多孔吸水特性，主要型號有 IC1000、IC1400、IC2000、SUBAIV等，其中IC1000和SUBAIV是用得最廣的。拋光墊表面包括一定密度的微凸峰，也有許多微孔， 不僅可以去除硅片表面材料，而且還起到存儲和運輸拋光液、排除拋光過程產物的作用。

拋光墊全球市場集中，前5大廠商占據91%的份額，目前中國大陸僅鼎龍股份有能力提供。鼎龍股份原為打印機耗材龍頭，但早早地就看到半導體材料的前景，從13年開始立項，熬到16年8月才完成建廠，一直到17年才拿到第一張訂單。2018年，鼎龍股份的CMP拋光墊賣出314萬元，2019年賣出1230萬元，2020年上半年賣出2102萬元，增長迅猛，但和巨頭比差距甚大。

而且因為專利壁壘，代表未來趨勢的12英寸晶圓用的開窗口拋光墊專利被美國公司占有，國內僅有DOW獲得授權生產銷售，鼎龍股份是從8英寸無窗口拋光墊入手，12英寸硅片用的拋光墊還處在客戶測試階段。

CMP材料產業鏈上下游情況

CMP產業鏈下游較為簡單，主要是各大主流晶圓廠。其中，中國臺灣的臺積電、聯電、力晶在銷售額上分列第1、3、6名，中國大陸代工龍頭中芯國際排第5位。雖然下游客戶集中，但不至于出現從下游“卡脖子”的情況，因為CMP材料廠商和下游晶圓代工廠是相互依存的，代工廠不能沒有CMP材料，而且進入供應鏈認證需要2-3年時間，一旦建立合作關系，晶圓廠也不愿意輕易更換，承擔沒必要的風險。

上游主要是研磨劑、化工材料、包裝材料供應商，CMP材料要求甚高，超細的研磨劑是重點，要求顆粒分布、直徑都要均勻，否則就會損傷硅片，包裝材料也不能含糊，必須使用高潔凈的塑料桶。所以優質的上游供應商依然在國際企業手中，主要是日本富士和美國Gabot。

行業壁壘

CMP材料所面對的共同壁壘主要有2個：技術壁壘和客戶認證。

（1）技術壁壘

在種類繁多的半導體材料子行業中，拋光墊、拋光液是最容易被“卡脖子”的領域之一，究其原因就在于，為了實現納米級的打磨技術，對拋光墊和拋光液的要求也極為嚴苛。而且隨著制程工藝越來越現金，對這兩種材料的技術要求也不斷提高，所以有“一代材料，一代產品”之說。

CMP拋光材料的技術更新動力源自下游晶圓的技術更新。晶圓制程不斷提高，從1971年的10微米發到現在的10納米、7納米甚至5納米。前面提到，境外主流工藝現在在14納米階段，而中國大陸晶圓代工龍頭中芯國際的最先進制程也就28納米。三星、臺積電已經實現10納米和7納米制程。為了追趕摩爾定律，制程工藝大約2年就能更新一次，往往是這邊的技術還沒趕上，那邊的新技術又出來了。為了滿足更細致的工藝，CMP材料也有著更高的要求。

當前集成電路要求全局平整落差100A°-1000A°（相當于原子級10-100nm）的超高平整度。

除此之外，試錯成本也成為了CMP材料的技術壁壘。拋光材料要不斷找到合適配方、穩定制作工藝及設計圖案，從而獲得較好的、穩定的拋光速率和拋光效果，所以企業研究CMP耗材時間成本較高，需要較長時間來試錯摸索工藝指標、產品配方等對物理參數及性能的影響結果，形成較深的Knowhow壁壘。

（2）客戶認證

半導體器件要求極高的良品率，所以一旦形成穩定的供應鏈體系，晶圓廠一般不太可能更換供應商。要進入晶圓廠供應鏈體系里，要經過審核、送樣、測試等環節，沒有2-3年是進不去的。但這也意味著，一旦進入供應鏈體系，將形成一條寬闊的護城河。

嚴格來說，半導體材料行業屬于成熟產業，各領域集中度高，巨頭林立，按理說沒有創業公司進入的可能，但在國產替代的大背景下，有技術實力的公司，如鼎龍股份、安集科技，只要能進入中芯國際等國內大廠的供應鏈體系，將成為穩定的賺錢機器。

幾家值得關注的非上市CMP材料公司

（1）拋光液

深圳力合：

成立于2003年，與清華大學深圳研究院有合作開發拋光液產品，并承擔了國家“十二五”等科技重大專項，實力不容小覷。公司主要提供新開發拋光液（玻璃基片拋光液、鈦基片拋光液、砷化鎵拋光液）、藍寶石拋光液、硅晶片拋光液和計算機硬盤基片拋光液4種產品。公司科研、資本背景雄厚，可能因此也沒有太迫切的上市打算。

上海新安納：

成立于2008年，是中科院上海微系統所聯合國內外研究機構、企業共同創辦的公司，也承擔了國家“十二五”重大專項，主要提供銅拋光液、硅片拋光液、藍寶石拋光液、LED芯片背面減薄拋光液。公司還往上游走，提供電子級二氧化硅納米材料，可以為安集科技提供研磨劑。

天津晶嶺：

成立于2005年，與河北工業大學微電子材料研究所有緊密合作，也承擔了國家“02重大專項”，提供的產品線廣泛，覆蓋集成電路、器件、光電材料等。

（2）拋光墊

蘇州觀勝：

全稱蘇州觀勝半導體科技有限公司，于2017年投入了拋光墊生產項目，雖然起步晚于鼎龍股份，但蘇州觀勝有臺資背景，股東臺灣智勝在聚氨酯領域已經積累了30多年的經驗，將聚氨酯應用到CMP領域也已經有15年的經驗，在這一領域已經積累了100多項專利技術。目前，蘇州觀勝野心勃勃，計劃5年內（即2022年之前）占領1/3市場份額，并成功上市。

以上調查均來自網上公開資料，本文是個人研究筆記，不作為投資建議。