太平洋電子|科創板:安集科技—國產高端半導體材料破局者

2021-01-15 劉翔電子研究


(一)化學拋光液與光刻膠去除劑專業供應商

1、化學機械拋光液

化學機械拋光(CMP)是集成電路製造過程中實現晶圓表面平坦化的主要技術,主要工作原理是在一定壓力及拋光液的存在下,被拋光的晶圓對拋光墊做相對運動,使被拋光的晶圓表面達到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。根據不同工藝製程和技術節點的要求,每一片晶圓在生產過程中都會經歷幾道甚至幾十道CMP拋光工藝步驟。



化學機械拋光材料伴隨摩爾定律的進化而共同進化。矽晶圓上電子元器件與布線層的數量和密度的增加對CMP拋光材料也提出了要求。從微米到納米級別的器件線路上,對不同材料的去除速率、選擇比及表面粗糙度和缺陷都要求精準至納米乃至分子級。如此精準的控制需要通過精製、客制拋光液在宏觀的拋光機臺和拋光墊的作用下完成。隨著技術節點的推進,在 14 nm、10 nm、7 nm、5 nm等更先進的製程節點,CMP 工藝將面臨各種高難度的挑戰,對拋光材料尤其是拋光液將提出前所未有的高難度技術要求。


化學機械拋光材料種類繁雜。集成電路工藝的進化帶來了對拋光材料的各種新需求,邏輯晶片隨著製程增加,拋光材料種類和用量也迅速增長,比如 14 納米以下邏輯晶片工藝要求的關鍵 CMP 工藝將達到 20 步以上,使用的拋光液將從 90 納米的五六種拋光液增加到二十種以上;7 納米及以下邏輯晶片工藝中 CMP 拋光步驟甚至可能達到 30 步,使用的拋光液種類接近三十種。而存儲晶片由 2D NAND 向 3D NAND 技術變革,也會使 CMP 拋光步驟數近乎翻倍。



化學機械拋光液市場規模在12億美元左右,公司市佔率約2.5%。根據 Cabot Microelectronics 官網公開披露的資料,2018 年全球 CMP 拋光材料市場規模為20.1 億美元,其中拋光液和拋光墊市場規模分別為 12.7 億美元和 7.4 億美元;預計 2017-2020 年全球 CMP 拋光材料市場規模年複合增長率為 6%。



2、光刻膠去除劑

光刻膠去除劑是用於圖形化工藝光刻膠殘留物去除的高端溼化學品。在集成電路光刻工藝中,光刻膠被均勻塗布在襯底上,經過曝光、顯影與刻蝕等工藝,將掩膜版上的圖形轉移到襯底上,形成與掩膜版完全對應的幾何圖形。在圖案化的最後進行下一工藝步驟之前,光刻膠殘留物需徹底除去。光刻膠去除劑一般由去除劑、溶劑、螯合劑、緩釋劑等組成,其中關鍵是去除劑和溶劑的選擇,從而獲得優異的交聯光刻膠聚合物的去除。


在光刻膠去除劑領域,公司整體銷量快速增長。除應用於集成電路領域外,還應用於 LED/OLED 領域。2016 年度、2017 年度、2018 年度,光刻膠去除劑銷售收入分別為 1,941.78 萬元、2,300.92 萬元、4,205.34 萬元,2017 年度和 2018年度增長率分別為 18.50%和 82.77%。



3、海外對標企業:Cabot Microelectronics

Cabot Microelectronics 是全球CMP拋光液領導企業,市佔率在 35%左右,同時還是快速成長的CMP 拋光墊供應商(全球排名第二)。公司總部位於美國伊利諾伊斯州奧羅拉市,於2000年在美國納斯達克上市。公司在日本,新加坡,韓國,臺灣和美國擁有CMP研發和製造工廠。公司於2018年收購高純化學溼法半導體行業主要供應商KMG,進一步擴大了自身的產品範圍與業務領域。



公司業務以CMP拋光液為主,約佔整體營收的80%。近兩年伴隨半導體行業進入景氣周期,公司CMP拋光液增速較快,連續兩年增速保持在15%左右。就營收區域而言,2017年中國大陸佔整體收入比例為14.70%,約0.75億美元。相比之下,安集科技2018年收入已達2.48億元,差距並不大。



就CMP拋光液細分而言,公司一半以上營收來自鎢拋光液,佔54.78%,另外來自電介質拋光液(矽、氧化物等)佔30.22%,其他金屬拋光液佔15.00%。相比之下,安集科技CMP拋光液80.12%由銅及銅阻擋層系列貢獻,其次是氧化物系列拋光液佔10.72%,鎢系列只佔1.66%。兩者結構存在差異,主要是兩者技術優勢與下遊應用有所不同。



安集科技在銅製程上有一定優勢,長處在於邏輯晶片;Cabot Microelectronics下遊存儲晶片佔比較大,所用鎢拋光液較多。銅拋光液廣泛應用於 m 130nm  及以下技術節點邏輯晶片的製造工藝,在存儲晶片製造過程中也有一定的使用;鎢拋光液大量應用於存儲晶片製造工藝,在邏輯晶片中僅用於部分工藝段。安集科技成立之初即開始進行銅及銅阻擋層系列化學機械拋光液的研發,隨著邏輯晶片進入130/90nm技術節以下,銅互連層數和銅拋光步驟不斷增加,帶動了銅拋光液種類和用量的增長,在130~28nm技術節點實現規模化銷售。而Cabot Microelectronics在2000年之前即實現鎢拋光液、電介質拋光液等化學機械拋光液的產業化,隨著存儲晶片的擴張以及由2D NAND向3D NAND轉變,其鎢拋光液也得到快速發展。


(二)未來成長關注品類擴張與客戶開拓

1、品類擴張

化學機械拋光液方面,如前文所述,在邏輯晶片與存儲晶片製程進化過程中,CMP 拋光液材料種類與用量也迅速增長。隨著國內邏輯晶片進入28nm以下以及國產存儲器的突破,公司需要持續拓展化學機械拋光液品類,以跟上下遊客戶的需求。

目前公司化學機械拋光液已在130~ 28nm技術節點實現規模化銷售,主要應用於國內8英寸和12英寸主流晶圓產線; 14nm技術節點產品已進入客戶認證階段, 10~7nm技術節點產品正在研發中。根據市場技術路線和下遊客戶的發展情況,公司將持續推進現有產品的升級換代、緊密結合新技術和新工藝,重點研發新一代用 10nm以下邏輯製程、3D NAND 及 TSV 等技術用銅及銅阻擋層拋光液和鎢拋光液等。



光刻膠去除劑方面,公司重點發展 28nm 以下節點的邏輯晶片、3DNAND 存儲晶片等工藝技術需要的集成電路後段光刻膠去除劑、單片式鋁兼容後段光刻膠去除劑以及 14-10nm 集成電路後段光刻膠去除劑。



2、客戶開拓

現有客戶質地優秀,未來看點在於份額的提升。在邏輯晶片製造領域,中芯國際、臺積電、聯電均為公司客戶;在存儲晶片領域,長江存儲在2018年成為公司客戶;在封裝領域,日月光、艾克爾、長電科技、矽品等為公司客戶。這些客戶均為行業領先企業,採購量大,公司目前佔其採購比例較低,未來隨著公司產品性能與產能的提升,有望在現有客戶中的採購比例持續提升。



新的客戶也在開拓中。2018年,長江存儲成為公司新客戶,為其供應的鎢系列拋光液出貨增長迅速;和輝光電作為OLED用光刻膠去除劑新客戶,相應產品出貨也出現放量,新客戶的拓展成為公司快速成長的重要因素。2019年度,公司與英特爾半導體(大連)有限公司籤訂了《晶圓材料採購協議》,約定公司向英特爾半導體(大連)有限公司供應產品等有關事宜。協議期限自2019年2月1日至2026年1月31日,可經買方自主決定後,在屆時到期日的基礎上展期兩年。包括英特爾大連工廠在內,未來兩年是國內晶圓新產線投產和量產線擴產的關鍵年份,公司通過提前布局,有望在客戶開拓方面迎來更大的進展。

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