CMP设备 - 产业百科

摘要：近年来，我国大陆CPM设备市场规模逐年扩大，由2020年的4.29亿美元扩大至2022年的6.66亿美元。全球CMP设备市场主要由美国应用材料和日本荏原占据，处于高度垄断状态。我国CMP设备行业起步较晚，CMP设备技术落后于国际领先企业，缺乏核心竞争力。未来，我国CMP设备行业将朝着高精密化、高集成化、以及智能化发展；且由单头、双头抛光机向多头抛光机转变。

一、定义及分类

化学机械抛光（CMP）设备系依托CMP技术的化学-机械动态耦合作用原理，通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合作用，实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化——全局平整落差5nm以内的超高平整度；其是一种集摩擦学、表/界面力学、分子动力学、精密制造、化学/化工、智能控制等多领城最先进技术于一体的设备，是集成电路制造设备中较为复杂和研制难度较大的专用设备之一。根据应用端需求，CMP设备主要分为8英寸CMP设备、12英寸CMP设备和6/8英寸兼容CMP设备。

二、商业模式

1、采购模式

企业根据客户订单或采购意向确定具体投产计划并形成需求BOM清单（物料清单），供应链管理部依据需求BOM清单确认原材料采购内容，依据投产计划确认采购周期。CMP设备是实现化学机械抛光工艺的全自动超精密装备，零部件的精度、洁净度、稳定性、可靠性和一致性对于整机的工艺性能和质量产生较大影响。为保证产品的质量和性能，企业制定了严格的供应商准入和审核制度，根据供应商技术能力、质量管控能力、生产能力、价格水平、交货周期、资产管理和服务等因素，选定合格的供应商纳入合格供应商名录。CMP设备生产企业一般会与主要供应商签订框架协议并以订单形式具体执行采购。对于新品研发中出现的新物料需求，若现有合格供应商无法供应，则启动新供应商及相应原材料的评估和验证，验证通过后进行采购。

2、研发模式

CMP设备生产企业产品研发主要采取自主研发模式，建立了多部门协同配合的自主创新机制，研发实验室、产品研发部、工艺技术部和设备技术部对新技术、新产品进行协同研发。新产品研发流程主要包括规划与可行性分析阶段、开发实现阶段、小批量试制及改进阶段、产品定型标准化阶段。

3、生产模式

CMP设备生产企业生产模式主要根据客户订单或采购意向确定具体投产计划，首先进行通用化模块的生产，后续按照客户确认的明确参数、配置等具体需求完成定制化模块的生产，模块生产完成后进行单元组装及软件和参数配置，最终完成整机装配和测试验证。

4、销售模式

在境内市场，CMP设备生产企业销售模式主要以直销模式销售产品，通过与境内客户商业谈判或招投标的方式获取订单。在境外市场，CMP设备生产企业主要以代销模式销售产品，通过代销商协助进行客户开拓、维护及售后服务；企业与最终用户直接签署购销合同并交付产品，同时企业按照代销协议的约定支付代销商综合服务费。CMP设备生产企业设有市场部负责市场分析、市场开发和产品销售；设有设备技术部为客户提供驻场服务，负责企业产品在客户端的安装、调试、质保、维修、技术咨询及服务等相关工作；通过代销商为境外客户提供设备安装、调试及售后服务。

三、行业政策

1、主管部门及监管体制

CMP设备行业主管部门为工业和信息化部和科技部。工信部主要职责包括拟订并组织实施工业、通信业、信息化的发展规划和产业政策，协调解决新型工业化进程中的重大问题，推进产业结构战略性调整和优化升级；监测分析工业、通信业运行态势，统计并发布CMP设备行业相关信息，进行预测预警和信息引导；统筹推进国家信息化工作，组织制定CMP设备行业相关政策并协调信息化建设中的重大问题等。科技部主要职责包括拟订国家创新驱动发展战略方针以及科技发展、引进国外智力规划和政策并组织实施；统筹推进国家创新体系建设和科技体制改革，会同有关部门健全CMP设备行业技术创新激励机制；牵头建立统一的国家科技管理平台和科研项目资金协调、评估、监管机制；拟订国家基础研究规划、政策和标准并组织实施，组织协调国家重大基础研究和应用基础研究；编制国家重大科技项目规划并监督实施等。

CMP设备行业自律组织是中国半导体行业协会。中国半导体行业协会主要职责包括贯彻落实政府有关的政策、法规，向政府业务主管部门提出本行业发展的经济、技术和装备政策的咨询意见和建议；做好信息咨询工作。调查、统计、研究、预测CMP设备行业行业产业与市场，及时向会员单位和政府主管部门提供行业情况调查、市场趋势、经济运行预测等信息，做好政策导向、信息导向、市场导向工作；广泛开展经济技术交流和学术交流活动。组织举办CMP设备行业行业国内外新产品、新技术研讨会和展览会，为企业开拓国内外两个市场服务；开展国际交流与合作。发展与国外团体的联系，促进CMP设备产业发展，推动CMP设备产业国际化等。

2、相关政策

近年来，国家大力推进半导体装备产业化，政府相继推出许多相关政策促进CPM设备行业发展。如工信部发布的《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2019年版）》中将化学机械抛光机作为集成电路生产装备之一列入该目录，我国对于CMP设备的支持力度逐渐加大。《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》、《做好2022年享受税收优惠政策的集成电路企业或项目、软件企业清单制定工作有关要求的通知》等政策提供了投融资、税收优惠等支持，降低了CMP设备生产企业的成本和风险，提高了企业的竞争力。《电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案》提出，聚焦集成电路等领域，推动短板产业补链、优势产业延链、传统产业升链、新兴产业建链，促进产业链上中下游融通创新、贯通发展，全面提升产业链供应链稳定性。CMP设备企业将与材料供应商、芯片设计公司、终端应用厂商等建立更紧密的合作关系，加快新技术的应用和推广。

四、行业壁垒

1、技术壁垒

CMP等半导体设备行业是技术高度密集型行业，研发及制造过程中涉及微电子、电气、机械、材料、化学工程、流体力学、自动化、图像识别、通讯、软件系统等多学科知识、多领域技术的交叉综合运用。此外，在CMP等半导体设备行业中，国际巨头市场占有率较高，其在大部分技术领域已采取了知识产权保护措施，CMP等半导体设备行业的技术壁垒较高。

2、验证壁垒

下游客户对于CMP等半导体设备产品的技术参数、运行的稳定性有苛刻的要求。为保障生产效率、质量和良率，客户设有严格的认证标准和程序，除了需要通过业内权威的质量管理体系认证以外，还需要经过较长时间的采购认证程序，产品通过客户验证难度较大。后进入的企业如果不具备相当的技术积累和研发实力，将难以通过客户的验证。

3、资金及人才壁垒

CMP等半导体设备行业前期研发投入大，实现量产及盈利周期较长，系资金密集型行业。研发投入、厂房建设、购置设备及市场拓展等方面均需要大量资金的支持，进入该行业的企业需要具备雄厚的资金实力，资金壁垒较高。CMP等半导体设备的研发和生产过程较为复杂，涉及多学科领域知识，需要具备综合专业知识和丰富生产经验的复合型人才。要打造一支高技术水平团队，需要大量的人力资源投入及时间积累，人才壁垒较高。

五、产业链

1、行业产业链分析

我国CMP设备产业链上游主要包括检测系统、控制系统、抛光垫、抛光液等。

从上游来看：CMP设备的核心组成部分，如抛光垫、抛光液等，其性能直接影响抛光质量和效率。上游供应商提供的材料若具有更高的性能，将有助于提升CMP设备的整体性能和市场竞争力。且上游原材料的价格波动会影响CMP设备的制造成本。如果上游材料价格上升，可能会导致CMP设备成本增加，从而影响最终产品的定价和利润空间。

从下游来看：半导体产业链可分为晶圆材料制造、半导体设计、半导体制造、封装测试四大环节，除了半导体设计环节，其他领域均有CMP设备应用。在全球半导体市场规模不断扩大的影响下，CMP设备的需求也将逐渐增加，半导体制造行业的发展直接影响着CMP设备行业的发展方向、技术进步和市场策略。

2、行业领先企业分析

（1）华海清科股份有限公司

华海清科股份有限公司成立于2013年，主要从事半导体专用设备的研发、生产、销售及技术服务，主要产品为12英寸CMP设备、减薄设备、供液系统、晶圆再生、关键耗材与维保服务。华海清科是一家拥有核心自主知识产权的半导体设备制造商。近年来，华海清科营业收入逐年增加，2023年1-9月华海清科营业收入达18.4亿元，同比增长62.37%。

（2）北京晶亦精微科技股份有限公司

为推进我国半导体高端装备自立自强，2019年9月，四十五所开展CMP相关技术科技成果转化投资并与电科装备、电科投资、烁科精微合伙和国元基金共同设立北京晶亦精微科技股份有限公司，开展CMP设备的技术研发及产业化应用。主要从事半导体设备的研发、生产、销售及技术服务，主要产品为化学机械抛光（CMP）设备及其配件，并提供技术服务。晶亦精微立足国际市场，是目前国内唯一实现8英寸CMP设备境外批量销售的设备供应商。晶亦精微12英寸CMP设备已在28nm制程国际主流集成电路产线完成工艺验证，设备性能和技术指标均可满足该客户产线要求；同时，晶亦精微把握第三代半导体发展机遇，推出了国产6/8英寸兼容CMP设备，可用于包含碳化硅、氮化镓等第三代半导体材料在内的特殊需求表面抛光处理工艺。近年来，晶亦精微CMP设备销售收入逐年增加，2022年，晶亦精微CMP设备销售收入达4.96亿元；2023年1-6月，销售收入为3亿元。

六、行业现状

CMP设备在半导体产业链中扮演着至关重要的角色。是实现晶圆表面平整化的关键步骤，对于后续光刻、蚀刻、离子注入和金属化等工序具有决定性影响。在先进的制程技术中，化学机械抛光（CMP）过程的精确度直接关系到电路图案的准确转移和芯片性能的表现。根据SEMI数据统计，近年来，我国大陆CPM设备市场规模逐年扩大，由2020年的4.29亿美元扩大至2022年的6.66亿美元。下游半导体产业市场规模逐渐扩大，对CMP设备的需求也在不断增长，使得CMP设备行业市场规模也不断增加。

七、发展因素

1、有利因素

（1）国家产业政策的支持

CMP设备行业是国家产业政策重点支持发展的行业。近年来，我国相继出台了多项政策，推动我国CMP设备行业的发展并加速了国产化进程。《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2019年版）》中将化学机械抛光机作为集成电路生产装备之一列入目录；《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确集中优势资源攻关核心技术，CMP设备作为集成电路领域的重点装备亦被纳入其中。利好政策相继出台，有助于我国CMP设备行业技术水平的提高和市场规模的快速提升。

（2）国际半导体产业逐步向中国大陆转移

根据WSTS数据，2022年全球半导体市场规模为5740亿美元；根据中国半导体协会数据，2022年中国大陆半导体市场规模为13839亿元，市场规模占比较高。全球半导体产能不断向中国大陆转移，产能转移的同时也带动了我国半导体的产业规模和技术水平提高，半导体产业环境的良性发展为我国半导体行业的升级提供了良好机遇。

（3）国产化趋势加快

随着全球半导体产业逐步向中国大陆转移，我国开始重视并支持本土CMP设备的研发和生产。近年来在国家科技重大专项和集成电路产业投资基金的支持下，我国半导体产业链不断完善，特别是国内CMP设备制造业技术水平不断提高，并涌现一批优秀的CMP设备制造企业。未来半导体的国产化势必向着CMP设备国产化方向传导，国产设备进口替代趋势将日益明显，国产替代空间巨大。CMP设备国产化趋势加快，这不仅有助于打破国际巨头的垄断，提高本土企业的市场份额，还能促进技术的迭代创新和产业的可持续发展。同时，国产化趋势也有助于降低设备成本，提高国内半导体制造企业的竞争力，从而进一步推动整个半导体产业链的发展。

2、不利因素

（1）国际领先企业具有先发优势

CMP等半导体设备行业具有投资周期长、研发投入大等特点，属于典型的资本密集型和技术密集型行业。从全球范围来看，CMP等半导体设备市场份额长期被阿斯麦、美国应用材料等国际巨头占据。阿斯麦、美国应用材料、日本荏原等国际CMP设备领先企业在经营规模、产品认知度、运营时间、客户资源等方面都存在较大的先发优势，国产CMP等半导体设备厂商在与其竞争过程中面临较大的压力和挑战。

（2）产业环境有待改善

CMP设备等半导体设备属于超精密的自动化装备，研发和生产均需使用高精度元器件，对原材料机械结构的精度和材质要求较高，我国与此相关的核心原材料供应体系尚未完全建立，设备部分零部件需要依赖进口。虽然中国一直致力于建立并完善集成电路制造领域的国产零部件供应链体系，但仍然需要一定时日的支持和培育才能达到自主可控的目标。

（3）高端技术人才相对缺乏

CMP设备行业具有涉及技术领域多、技术要求高的特点，对于技术人员的知识背景、研发能力及操作经验均有较高要求。半导体工艺节点的持续缩减，对CMP技术的精密度和创新性要求越来越高。这需要专业人才具备深厚的理论知识、丰富的实践经验以及对新材料、新工艺的敏锐洞察力。现有人才难以满足行业日益增长的人才需求，外部引进高端人才又需要支付较高的人力成本，依靠内部培养形成人才梯队所需时间较长，制约了CMP设备行业的快速发展。

八、竞争格局

全球CMP设备市场主要由美国应用材料和日本荏原占据，处于高度垄断状态。从全球市场来看，2022年，在28nm及以上制程中，应用材料与日本荏原占据了8英寸CMP设备83%的市场份额，占据了12英寸CMP设备88%的市场份额。在28nm以下制程中，应用材料与日本荏原近乎占据了12英寸CMP设备100%的市场份额。我国CMP设备行业起步较晚，CMP设备技术落后于国际领先企业，缺乏核心竞争力。

九、发展趋势

随着半导体技术的进步，芯片集成度不断提高。一方面，芯片制程不断缩小，另一方面，晶圆的尺寸在不断扩大。此外，芯片内部结构也日趋复杂，随着芯片制程的缩减、晶圆尺寸的增长以及芯片内部结构的日趋复杂，半导体制造环节对于CMP设备的平坦化效果、控制精度、系统集成度要求越来越高，CMP设备将向高精密化与高集成化方向发展。且随着半导体工业对芯片性能要求的不断提高，对晶圆表面的平整度、均匀性和缺陷控制的要求也越来越严格。

多头抛光机的出现是为了提升生产效率、降低成本，并保持高质量的晶圆表面处理。多头抛光机能够在同一时间内处理多个晶圆，可显著提高生产量。同时，通过精确的控制和同步抛光过程，多头抛光机也能保证每个晶圆都能达到相同的抛光标准，这对于大批量生产的集成电路制造尤为重要。同时，CMP设备智能化也是行业重要发展趋势之一。智能化不仅能提高设备的运行效率，还能降低人为因素造成的错误。通过集成先进的传感技术、大数据分析和机器学习，CMP设备能够实现自我优化、自动校准和预测性维护，大大提高了生产效率和设备稳定性。未来，我国CMP设备行业将朝着高精密化、高集成化、以及智能化发展；且由单头、双头抛光机向多头抛光机转变。