1、2022年CMP設備行業簡要概況及市場份額分析1.CMP設備簡要概況CMP 設備工藝復雜、研制難度大，為集成電路工藝流程中使用的主要設備之一。芯片 制造主要包括光刻、CMP、刻蝕、薄膜和摻雜等關鍵工藝技術，其中 CMP 是在芯片制 造制程和工藝演進到一定程度、摩爾定律因沒有合適的拋光工藝無法繼續推進之時才誕 生的一項新技術。CMP 設備主要用于單晶硅片制造和芯片制造前道工藝，依托 CMP 技 術的化學-機械動態耦合作用原理，通過化學腐蝕與機械研磨的協同配合作用，實現晶圓表面多余材料的高效去除與全局納米級平坦化全局平整落差 5nm 以內的超高平 整度，CMP 設備集摩擦學、表/界面力學、分子動力

2、學、精密制造、化學/化工、智能控 制等多領城最先進技術于一體，工藝復雜。CMP 設備結合機械拋光和化學拋光長處，在超大規模集成電路中有廣泛應用。CMP 的 主要檢測參數包括研磨速率、研磨均勻性和缺陷量。研磨均勻性又分為圓片內研磨均勻 性和圓片間研磨均勻性。對于 CMP 而言，主要的缺陷包括直接影響產品的成品率的表 面顆粒、表面刮傷、研磨劑殘留等。傳統的機械拋光和化學拋光去除速率均低至無法滿 足先進芯片量產需求， CMP 技術利用了磨損中的“軟磨硬”原理，綜合兩者優勢，避 免了由單純機械拋光造成的表面損傷，即用較軟的材料來進行拋光以實現高質量的表面 拋光，將化學腐蝕和機械研磨作用達到一種平衡，最

3、終實現晶圓表面的超高平整度。未 經加工的原料晶圓裸片的表面凹凸不平，無法直接在上面印制電路圖形。因此，需要先 通過研磨和化學刻蝕工藝去除表面瑕疵，然后通過拋光形成光潔的表面，再通過清洗去 除殘留污染物，即可獲得表面整潔的成品晶圓。因而，CMP技術為后續重復進行光刻、 刻蝕、薄膜和摻雜等關鍵工藝提供了重要的基礎。CMP 設備功能的實現需要拋光、清洗、傳送三大模塊組合作業。10nm 的全局平整度 要求，相當于 44 萬平方米面積中任意兩點的高低差不超過 0.03 毫米、表面粗糙度小于 0.5nm，作業過程中，拋光頭將晶圓待拋光面壓抵在粗糙的拋光墊上，借助拋光液腐蝕、 微粒摩擦、拋光墊摩擦等耦合實現

4、全局平坦化。拋光盤帶動拋光墊旋轉，通過先進的終 點檢測系統對不同材質和厚度的膜層實現 310nm 分辨率的實時厚度測量防止過拋。 拋光頭用于全局分區施壓，其在限定的空間內對晶圓全局的多個環狀區域實現超精密可 控單向加壓，從而可以響應拋光盤測量的膜厚數據調節壓力控制晶圓拋光形貌，使晶圓 拋光后表面達到超高平整度的控制。制程線寬不斷縮減、拋光液配方愈加復雜均加大了 清洗的難度，對清洗后的顆粒物數量要求也指數級降低，需要 CMP 設備中清洗單元在 滿足清潔效果的同時保證晶圓表面極限化微縮的特征結構不被破壞。研磨材料更加豐富，CMP 設備升級需求增加。9065nm 節點，隨著銅互連技術和絕 緣材料低

5、k 介質的廣泛采用，CMP 的研磨對象主要是銅互連層、絕緣膜和淺溝槽隔離。 28nm 后，邏輯器件的晶體管中引入高 k 金屬柵結構（HKMG），從而推動了虛擬柵開口 CMP 工藝和替代金屬柵 CMP 工藝兩種關鍵平坦化工藝的發展。在 22nm 開始出現的 FinFET 晶體管增加了虛擬柵平坦化工藝，也是實現后續 3D 結構刻蝕的關鍵技術。先進 的制程節點發展至 7nm 以下時，芯片制造過程中 CMP 的應用在最初的氧化硅 CMP 和 鎢 CMP 基礎上新增了包含氮化硅 CMP、鰭式多晶硅 CMP、鎢金屬柵極 CMP 等先進 CMP 技術，所需的拋光步驟也增加至 30 余步，大幅增加了集成電路制

6、造過程中對 CMP 設備的采購和升級需求。拋光、清洗模塊有定期維護更換需求，帶動 CMP 設備廠商技術服務收入不斷提升。 CMP設備屬于集成電路設備中使用耗材較多、核心部件有定期維保更新需求的制造設備 之一。CMP利用機械力作用于圓片表面，由研磨液中的化學物質與圓片表面材料發生化 學反應來增加其研磨速率，首先讓研磨液填充在研磨墊的空隙中，圓片在研磨頭帶動下 高速旋轉，與研磨墊和研磨液中的研磨顆粒發生作用，此時需要控制研磨頭下壓力等其 他參數。CMP工藝中最重要的兩大組成部分是研磨液和研磨墊。晶圓廠需要更換設備外 部的拋光液、拋光墊等，同時需要對設備內部長時間運行磨損的拋光頭、清洗等單元進 行定

7、期維保更新，且設備配套服務需求會隨著廠商銷售設備數量的增加而快速增長。因 此 CMP 設備廠商在設備出貨后，將向客戶提供專用耗材銷售和關鍵耗材維保等技術服 務，隨之實現有長期穩定和高盈利能力的服務收入。2.CMP設備市場份額分析中國大陸 CMP 設備市場規模第一，海外龍頭仍占據大份額。2018 年全球 CMP 設備市 場規模約 18.4 億美元 2013-2018 年 CAGR 20.1%。 2019 年受全球半導體景氣度下滑 影響，全球 CMP 設備市場規模略有下滑，2020 年市場規模迅速回升至 15.8 億美元， 同比增長 5.8% 。其中中國大陸市場規模已躍升至全球第一 ，達到 4.3

8、 億美元，市場份 額 27%。從市場格局來看，應材、日本荏原在全球占主導地位，2020 年兩家合計市占 率超過 93%。華海清科 CMP 設備填補國內空白，產品廣泛應用于國內外大生產線。公司于 2013 年 4 月成立，主要產品為先進集成電路制造前道工序、先進封裝等環節必需的化學機械拋光 （CMP）設備，是目前國內唯一一家為集成電路制造商提供 12 英寸 CMP 商業機型的高 端半導體設備制造商。公司的 CMP 設備總體技術性能已達到國內領先水平，已實現在 國內外知名客戶先進大生產線的產業化應用，在邏輯芯片、3D NAND、DRAM 制造等領 域的工藝技術水平已分別突破至 14nm、128 層

9、、1X/1Ynm，均為當前國內大生產線的 最高水平。公司研制的 CMP 設備集先進拋光系統、終點檢測系統、超潔凈清洗系統、 精確傳送系統等關鍵功能模塊于一體，其內部高度集成的關鍵核心技術數十項，所產主 流機型已成功填補國內空白，打破了國際巨頭在此領域數十年的壟斷。8 英寸、12 英寸系列 CMP 設備均已實現產業化應用。公司 12 英寸系列 CMP 設備 （Universal 300 型、Universal 300 Plus 型、Universal300 Dual 型、Universal-300X 型） 在國內已投產的 12 英寸大生產線上實現了產業化應用，截至 2021 年底累計已量產晶圓 超 1,300 萬片；8 英寸系列 CMP 設備（Universal-200 型、Universal-200 Plus 型）已在 國內集成電路制造商中實現了產業化應用，主要用于晶圓制造、MEMS 制造及科研攻關 等領域。截至 2021 年末，公司已發出未驗收結算的 CMP 設備 69 臺，未發出產品的在 手訂單超過 70 臺。長江存儲 20192020 年共招標化學機械拋光設備 62 臺，其中華海清科中標 22 臺，應 用材料中標 40 臺。分具體產品來看，華海清科中標的 22 臺設備中，氧化硅化學