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拋光液、拋光墊——CMP 主要耗材，半導體製造的剛性需求
化學機械拋光（CMP）技術是晶圓製造的必須流程之一，對高精度、高性能晶圓製造至關重要。晶圓製造主要包括 7 大流程，分別是擴散（Thermal Process）、光刻（Photo lithography）、刻蝕（Etch）、離子注入（Ion Implant）、薄膜生長（Dielectric Deposition）、化學機械拋光（CMP）、金屬化（Metalization）。化學機械拋 光（CMP）最早在 1980 年代被引入半導體製造中，用於減少晶片表面的不均勻性，幾乎所有生產特徵尺寸小於 0.35 微米的半導體製造廠均採用了該工藝。CMP 可以平整晶片表面的不平坦區域，並可以以更高的精度進行後 續光刻。CMP 使晶片製造商能夠繼續縮小電路面積並擴展光刻工具的性能。
拋光液、拋光墊是 CMP 工藝中不可或缺的材料，有著較高的價值量。CMP 工藝集合了拋光液的化學（酸 性或鹼性）效應以及微磨料的機械效應，將晶圓固定在可旋轉的載體中（單頭或多頭），並將拋光墊放置在一 個可旋轉的平臺上，兩者在一定壓力及拋光液的作用下相互運動，以實現晶圓表面的高度平坦化。CMP 拋光材 料總體佔到晶圓製造所需各類材料成本的 7%，其中拋光液、拋光墊有著較高的價值量，分別佔到拋光材料的 49%和 33%，其他拋光材料還包括拋光頭、研磨盤、檢測設備、清洗設備等。
CMP 工藝應用廣泛，為拋光材料提出多重需求。CMP 工藝在晶片製造、半導體分立器件加工、電子元器 件加工、藍寶石表面加工等領域有著廣泛應用。CMP 工藝有著多種應用對象，包括 Cu CMP、Cu 阻擋層 CMP、 鎢 CMP、氧化物 CMP、HKMG 氧化物 CMP、HKMG 電極 CMP、選擇性淺溝槽隔離技術（S-STI）CMP。
拋光液是均勻分散膠粒乳白色膠體，主要起到拋光、潤滑、冷卻的作用。根據酸鹼性可以分為酸性拋光液 和鹼性拋光液，根據應用場景可以分為金屬拋光液和非金屬拋光液。以鹼性 SiO2 拋光液為例，其重要成分包含磨料（SiO2 膠粒）、鹼、去離子水、表面活性劑、氧化劑、穩定劑等。SiO2 膠粒主要作用是進行機械摩擦並吸 附腐蝕產物，要求硬度適當，尺寸在 1-100nm。鹼性溶液在拋光過程中主要起到腐蝕作用，因避免引入 Na+、 K+等金屬離子，其組成通常是有機胺，其 PH 值一般為 9.4-11.1 之間。氧化劑用於加速腐蝕反應速率，由於 Si 本身與鹼反應速率較慢，而 SiO2 與鹼反應速率較快，氧化劑可將表層 Si 進行氧化，從而獲得較快的腐蝕速度。 表面活性劑用於不溶性顆粒，防止膠粒凝聚沉澱。
拋光墊是一種疏鬆多孔的材料，具有一定彈性，一般是聚亞氨酯類，主要作用是存儲和傳輸拋光液，對矽 片提供一定的壓力並對其表面進行機械摩擦。拋光墊具有類似海綿的機械特性和多孔特性，表面有特殊的溝槽， 可提高拋光均勻性。拋光墊雖不與矽片直接接觸，但仍同拋光液一樣屬於消耗品，其壽命往往只有 45-75 小時， 需要定時整修和更換。
CMP 技術對拋光材料品質要求嚴格，高品質材料研發技術難度高。拋光液由磨料、PH 值調節劑、氧化劑、 分散劑、表面活性劑等多種成分混合而成，介質複雜度很高。高品質拋光液的關鍵在於控制磨料的硬度、粒徑、 形狀等因素，同時使得各成分達到合適的質量濃度，以達到最好的拋光效果。拋光墊由於在拋光的過程中會不 斷消耗，因而其使用壽命成為衡量拋光墊優良的重要技術指標，越長的壽命越有利於晶圓廠維持生產的穩定。 此外，缺陷率對于衡量拋光墊的優良程度同樣重要，這一指標在納米製程的晶圓生產中尤為重要。
半導體紅利結合技術迭代，拋光材料市場持續增長
半導體產業紅利帶動材料市場持續增長。全球半導體市場自 2016 年至 2018 年經歷了複合增長率 18%的高 速增長，達到 4690 億美元規模，雖 2019 年市場收縮，但預計未來兩年全球半導體市場將重新迎來高速增長， 有望達到 13%的複合增長率。半導體材料是半導體行業發展的基礎，將伴隨半導體行業發展持續增長。2018 年 半導體材料市場達到 519 億美元，佔全球半導體整體規模的 11%。預計到 2023 年，半導體材料市場將突破 600 億美元，複合增長率達 4.3%。
背靠全球規模最大、增速最快半導體市場，國產半導體材料有著極佳的成長環境。2001 年以來亞太地區（不 含日本）半導體市場年複合增長率達 12.2%，是全球增長最快的地區。到 2018 年，亞太地區（不含日本）半導 體市場規模佔全球的 60%，是排名第二的美國的近三倍，是歐洲地區的近 7 倍。2014-2018 年中國集成電路產業 銷售額以超過 20%的年複合增長率高速增長，增速超過全球平均水平，到 2018 年達到近 6500 億元規模。
拋光材料是半導體材料的重要組成部分，整體增長穩健。2014-2020 年，全球 CMP 拋光材料市場以 6%的 年複合增長率穩定增長，預計到 2020 年全球拋光材料市場規模將達到 32.1 億美元。拋光液和拋光墊在 CMP 材 料中價值佔比最高，合計約佔 80%左右。2016-2018 年拋光液、拋光墊合計市場規模複合增長率 7%，至 2018 年市場規模達到 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。預計到 2023 年， 全球拋光液和拋光墊市場規模將達到 28.4 億美元，拋光液和拋光墊市場將分別達到 17.9 億美元、10.5 億美元。
技術迭代進一步推動需求增長。在 7nm 工藝取得巨大成功之後，臺積電最新製程工藝已經推進到了 5nm， 20 年二季度便可實現量產，將應用在蘋果最新的 A14 晶片上。三星於 2019 年取得了 5nm 製程技術，最快於 2020 年底進行正式稼動。製程越先進，需要的 CMP 拋光步驟就越多，14nm 製程需要 22 次 CMP 拋光，7nm 製程則 需要高達 29 次 CMP 拋光。製程的不斷推進將推動拋光材料的需求增長。此外，NAND 存儲晶片同樣正在經歷 從 2D 結構到 3D 結構的技術革新，3D NAND 中拋光步驟達到 16 次，是 2D NAND 的兩倍，對拋光材料的需求 同樣將翻倍增長。
專用化、定製化是拋光材料未來發展方向。化學機械拋光 CMP 技術在多領域均有應用，且隨著技術的進 步各領域對於 CMP 技術專用化的要求也將越來越高。比如拋光液在不同的應用領域需要不同的特性，分化出銅 及銅阻擋層拋光液、鎢拋光液、矽粗拋光液等分類，分別應用於邏輯晶片、存儲晶片、矽晶片等不同領域，隨 著晶片製程的提高以及技術的改進，拋光液專用化程度將逐漸提高。CMP 技術是一個非常複雜的過程，要達到 最優的拋光效果需要綜合考慮多方面的因素。比如拋光墊在缺陷率提高的同時，則會導致平坦度的降低，隨著 製程的提高這種矛盾將更加突顯，因而對於先進位程工藝，需要定製化地給出滿足要求的拋光墊產品。專用化 和定製化將給後起的國產廠商帶來機遇。一方面，國產廠商可以集中有限資源發力研發某一特定應用領域拋光 材料，如專注銅及銅阻擋層拋光液，以此作為突破口打入市場。另一方面，可以憑藉本土化優勢，與國內主流 的晶圓製造廠商展開深度合作，研發定製化的產品，逐步構築壁壘。
國產拋光材料起步晚，替代空間巨大
拋光液市場格局有分散化趨勢，國產替代機會更大。美國的 Cabot Microelectronics 是全球拋光液市場龍頭， 2000 年市佔率高達 80%，不過到 2017 年 Cabot Microelectronics 全球市佔率降低至 36%。其他主要供應商包括 Hitachi、Fujimi、Versum 等，市佔率分別為 15%、11%、10%。拋光液市場分散程度相對較高，多元化發展趨 勢明顯，國產廠商實現替代機會較大。目前安集微電子已經形成替代，全球市佔率達到 2%。
拋光墊技術壁壘較高，國外廠商形成寡頭壟斷格局。陶氏是全球最大的拋光墊供應商，市佔率高達 79%， 幾乎壟斷市場，陶氏在中國拋光墊市場佔有率更是高達 85%以上。其他廠商Cabot Microelectronics、Thomas West、 FOJIBO 等，全球市佔率均不超過 5%。而國內拋光墊廠商只有鼎龍股份、江豐電子兩家。拋光墊較高的技術壁 壘是陶氏形成強勢壟斷的原因。拋光墊作為 CMP 拋光工藝中必需耗材之一，對缺陷率和使用壽命有較高的要求， 需要廠商有足夠的技術研發實力。目前高端的 300mm 晶圓拋光墊專利掌握在美國應用材料公司手中，在中國只 有陶氏獲得專利授權。由於拋光墊有較高技術要求，認證周期較長，因而大公司更易形成穩定的客戶關係。
產業轉移趨勢明顯，國產材料缺口巨大，雙重機遇利好拋光材料國產替代。2017-2018 年，中國純晶圓代 工市場規模增速全球最高，高達到 41%，市場規模增長至 106.9 億美元，成為全球第二大晶圓代工市場。2018-2019 年，中國新建晶圓廠數量達到高峰，到 2020 年新建晶圓廠累計將達到 20 座。全球晶圓產能向中國大陸轉移趨 勢明顯，帶動中國市場對上遊半導體材料的需求。相對國內市場晶圓製造材料的巨大需求，國產半導體材料供 給缺口巨大，國產化率只有 20%左右，拋光材料細分市場國產化率更是不足 15%，國產替代需求強烈。
Cabot Microelectronics：全球拋光液龍頭
Cabot Microelectronics（卡伯特微電子）1999 年成立於美國，是全球最大的 CMP 拋光液供應商，市佔率 36%，同時是全球第二大的 CMP 拋光墊供應商，市佔率 5%。Cabot 業務以拋光液為主，2018 年全年營收 5.9 億美元，其中 CMP 拋光液貢獻 78%，達 4.6 億美元。Cabot 拋光液產品結構以主要用於存儲晶片的鎢拋光液為 主，佔比 55%；電介質拋光液佔比 30%，其他金屬拋光液佔比 15%。
Cabot 作為全球最大的拋光液供應商，客戶分布廣泛，且分散度高。韓國是 Cabot 拋光液最大的市場，其 次是中國臺灣、中國大陸、美國以及歐洲，佔比分別為 23%、22%、16%、13%、7%。可以看出，Cabot 的市場 收入分布與全球晶圓製造行業分布一致，公司在全球均有極強的競爭力。同時，Cabot 前五大客戶收入佔總營收 比重為 57%，客戶分散度較高。2018 年，Cabot 在中國大陸營收為 0.97 億美元，約為安集科技的三倍。
Cabot 產品線豐富，專用化程度高。公司拋光液產品針對鎢、電介質（矽、氧化物等）、金屬（銅、銅阻 層、鋁等）等應用對象均有明確的定位，且推出多款針對不同製程的產品，涵蓋 10nm-130nm 製程，以滿足客 戶多層次的需求。
智慧財產權是 Cabot 重要的護城河。Cabot 微電子致力於基礎 CMP 技術、CMP 消耗品等領域的研發，2019 財年中研發投入共計達 5170 萬美元。Cabot 微電子擁有強大且完備的智慧財產權體系，截至 2019 年 10 月 31 日， Cabot 微電子在全球擁有 1317 項有效專利，其中 284 項為美國專利。並且 Cabot 微電子有 357 項正在申請的全 球專利，以不斷更新公司的智慧財產權體系，維護公司的持續競爭力。
Cabot 微電子注重尖端 CMP 拋光材料的研發，在全球各個主要的半導體市場均設有研發中心，助力企業 更好地服務客戶。公司在美國伊利諾州奧羅拉市的研發中心設有 1 級無塵室，以及用於開發 300mm 拋光材料 的先進設備；在臺灣設有具有 200mm 拋光能力的無塵室；在韓國的研發中心具有拋光液配製能力和 300mm 拋 光能力；在新加坡設有研發實驗室，為數據存儲晶片提供拋光、計量以及拋光液開發功能。遍布全球的研發中 心讓 Cabot 微電子能夠與客戶形成緊密聯繫，及時獲取客戶需求，並提供性能優異的 CMP 拋光材料解決方案。
Dow：全球拋光墊絕對領導者
陶氏化學成立於 1897 年，經過一百多年的發展，目前已經成為了美國第一大、全球第二大化工企業。公司 產品豐富、業務廣泛，產品主要涵蓋電子及特殊材料、塗料和基礎設施、健康農業科學、特種系統、特種化學 品、基礎塑料、基礎化學品、烴及能源八大領域，有 5000 多種產品，客戶遍及全球 170 多個國家。陶氏在半導 體材料領域主要經營 CMP 拋光墊、拋光液、光刻材料等，尤其在 CMP 拋光墊市場有著絕對的統治地位，全球 市佔率高達 79%。
陶氏拋光墊產品技術先進，始終引領著市場發展。陶氏最早推出的型號為 IC1000 的拋光墊產品，現在已經 成為了拋光墊行業標準，其他廠商的拋光墊產品測試均以 IC1000 對標標準。陶氏的拋光墊產品正在朝著缺陷率 更低、平坦度更高、使用壽命更長的方向發展，歷代產品在缺陷率、使用壽命上均有大幅的提升，如 2014 年推 出的 IKONIC4000 的缺陷率在 2010 年的 VISIONPAD6000 的基礎上降低了 70%。在未來這一發展方向仍將引領 整個拋光墊行業的發展。
安集微電子：步步為營，逐步成長為國內拋光液龍頭
安集微電子步步為營、穩紮穩打，實現技術與市場雙重突破。安集微電子成立於 2006 年，註冊資本 4000 萬元，主營化學機械拋光液和光刻膠去除劑。2008 年切入中芯國際供應體系，逐步打開國內市場。2009-2010 年，先後開拓華虹宏力、武漢新芯、華潤微三家客戶。2014 年安集微電子成功切入國際晶圓製造巨頭臺積電供 應鏈，並於同年開始負責「高密度封裝 TSV 拋光液和清洗液研發與產業化」國家「02 專項」。2015 年「02 專項」成 功驗收，並實現130-28nm技術節點規模銷售。2016年，安集微電子獲得國家集成電路產業基金入股，並承接「CMP 拋光液及配套材料技術平臺和產品系列」國家「02 專項」，企業發展進入新階段。2017 年後，公司推出鎢系列拋 光液，產品體系進一步豐富，並拓展了長江存儲、士蘭微等新客戶。目前公司 CMP 拋光材料處於國內領先地位， 全球拋光液市場份額為 2.4%，正在積極進行 28-14nm 產品的客戶推廣和 10-7nm 新技術節點的研發。
安集微電子營收狀況良好，毛利高於行業水平。安集微電子營收穩定增長，銅及銅阻擋層拋光液佔比最高。16-18 年，公司銅及銅阻擋層拋光液營收佔比分別為 76.42%、74.99%、66.32%。鎢拋光液等其他拋光液增長較 快，16-18 年營收分別為 2620 萬元、3403 萬元、4079 萬元，複合增長率達 24.8%。此外，16-18 年公司毛利在 50%以上，顯著高於國內可比公司，與國際龍頭 Cabot Microelectronics 處於同一水平，足以體現公司產品實力。
安集微電子正在積極擴建生產線，不斷鞏固市場地位，滿足市場需求。公司「CMP 拋光液生產線擴建項目」 募投 1.2 億元，將用於擴建 CMP 拋光液生產系統和相應的廠務系統。項目將具體落實到銅及銅阻擋層拋光液 28nm 以下技術節點產能，3D NAND、DRAM 的金屬鎢拋光液產能，以及其他化學機械拋光液的產能，預計新 增產能分別為 6100 噸、9000 噸、1000 噸。
2019 財年，安集微電子營收 2.85 億元，同比增長 15.15%；淨利 7290 萬元，同比增長 51.54%。我們預測安 集微電子 20/21 年營收將達到 3.51/4.48 億元，其中 CMP 拋光液營收 2.83/3.54 億元，光刻膠營收 0.67/0.93 億元。 公司將保持 54%左右的毛利和 23%左右的增長率高速增長。
鼎龍股份：技術實力紮實，打造國內拋光墊第一廠商
鼎龍股份技術實力紮實，實現國產拋光墊突破。鼎龍股份在彩色聚合碳粉領域有紮實技術積累和生產經驗， 由於該領域與拋光墊均用到分子聚合工藝，因而公司在發展拋光墊材料上有天然優勢。2013 年，公司正式立項 CMP 拋光墊材料研發。2016 年公司拋光墊產業化建設完工，投入試生產。2017 年公司拋光墊產品成功通過客 戶驗證，並獲得首張訂單。2018 年，公司收購成都時代立夫科技，進一步拓展拋光墊產品及服務能力。同年， 公司產品通過 8 寸晶圓廠驗證並取得訂單。2019 年，國內各大 12 寸晶圓廠開始對公司產品測試，並取得訂單。
鼎龍股份不斷投入 CMP 拋光墊，成為公司新增長點。2018 年公司拋光墊實現 314.89 萬元營收，2019 年隨 著 12 寸訂單的增加，公司有望迎來新突破。目前公司 CMP 拋光墊業務尚處在產能建設期，公司 7000 萬規模的 在建工程便是包括了顯示基板材料及 CMP 產業化項目，投入增加 34.02%。2019 年 6 月，公司以增資擴股方式 引入湖北省高新產業投資集團 3000 萬元的戰略投資，以進一步推動 CMP 拋光墊的市場拓展和業務發展。
鼎龍股份 2019 財年營收出現負增長，主要原因有三：一是為受宏觀市場及政策影響，硒鼓終端市場價格下 降，公司對硒鼓業務計提部分商譽減值準備；二是武漢本部工廠環保停產整改，致使部分彩色碳粉型號產量不 足；三是公司加大了對 CMP 拋光材料和 PI 漿料等新項目的研發開支。
我們認為隨著公司 CMP 業務的逐漸成熟，未來訂單量會穩步增加，將成為公司業務增長的主要動力。我們 預測鼎龍股份 20/21 年營收分別為 14.61/18.24 億元，其中 CMP 拋光墊業務將達到 0.92/1.85 億元。
投資建議
建議關注安集科技（688019.SH）、鼎龍股份（300054.SZ）等受益標的。5G 商用的落地以及物聯網的加速 滲透將繼續推動半導體產業紅利，同時伴隨半導體產業東移趨勢，我國半導體產業將持續增長，充分利好上遊 半導體材料市場。同時，更高晶片製程以及 3D NAND 的成熟和普及將直接帶來對拋光材料需求的增長。需求 增長的同時是國產供給的不足以及國外企業的壟斷，因此國產替代需求巨大且強烈。安集微電子自成立以來便 專注拋光液的研發與生產，先後打入中芯國際、臺積電等廠商的供應體系，有著較強的研發實力，且保持著高 於行業的毛利水平，企業營收及利潤穩定增長。鼎龍股份自 2013 年開始拓展 CMP 拋光墊業務，憑藉紮實的技 術積累及資本運作，成功取得突破，產品已經陸續通過國內各大 8 寸、12 寸晶圓廠驗證，並取得訂單。我們認 為上述公司將充分受益半導體產業總體增長及技術迭代紅利。
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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：中信建投）
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