化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）設(shè)備市場(chǎng)概況

　　Overview of CMP equipment market

      作者/李丹博士 賽迪顧問 集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心高級(jí)分析師 （北京 100048）

　　摘要：在芯片微細(xì)化和互連多層化的趨勢(shì)下，CMP工藝是集成電路制造的核心技術(shù)，CMP設(shè)備主要用于CMP工藝中，主要實(shí)現(xiàn)芯片平坦化。目前，CMP設(shè)備市場(chǎng)主要由美國(guó)應(yīng)材和日本荏原兩家公司高度壟斷，尤其是美國(guó)應(yīng)材2017年占有CMP設(shè)備市場(chǎng)71%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)CMP設(shè)備的主要研發(fā)單位有天津華海清科和中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所。

　　關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體設(shè)備；CMP；設(shè)備

       1 半導(dǎo)體設(shè)備概述

       晶 圓 制 造 過 程 主 要 包 括 擴(kuò) 散 （ T h e r m a lProcess）、光刻（Photo- lithography）、刻蝕（Etch）、離子注入（Ion Implant）、薄膜生長(zhǎng)（Dielectric Deposition）、化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）、金屬化（Metalization）七個(gè)相互獨(dú)立的工藝流程（如圖1），這些工藝流程都會(huì)有相對(duì)應(yīng)的晶圓制造設(shè)備來完成芯片制造流程 ^[1] 。晶圓制造設(shè)備主要包括光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、薄膜設(shè)備、擴(kuò)散離子注入設(shè)備、濕法設(shè)備、CMP拋光設(shè)備、過程檢測(cè)七大類。

　　CMP是一種集機(jī)械學(xué)、流體力學(xué)、材料化學(xué)、精細(xì)化工、控制軟件等多領(lǐng)城最先進(jìn)技術(shù)于一體的設(shè)備，是集成電路制造設(shè)備中較為復(fù)雜和研制難度較大的設(shè)備之一 ^[2] 。

　　2 全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模

       據(jù)SEMI（國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）公布的最新數(shù)據(jù)顯示（如圖2），2018年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為644.9億美元，較2017年566.2億美元增長(zhǎng)了14%。其中，韓國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模約為177.2億美元，市場(chǎng)份額27%，居于榜首，與2017年179億美元的市場(chǎng)規(guī)模相比基本持平；2018年中國(guó)大陸的半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模僅次于韓國(guó)，約為131.1億美元，較2017年82.3億美元有顯著增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率為59.2%，占全球半導(dǎo)體設(shè)備的市場(chǎng)份額約為20%；2018年中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模101.3億美元，居于全球第三，市場(chǎng)份額16%，與2017年114.9億美元的市場(chǎng)規(guī)模相比出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率為-11.8%。

　　3 全球半導(dǎo)體晶圓制造設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模

       據(jù)SEMI最新數(shù)據(jù)，2018年全球晶圓制造設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模約為521.5億美元（如圖3），占半導(dǎo)體設(shè)備總規(guī)模的81%，后道測(cè)試設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模為56.32億美元，占設(shè)備總體規(guī)模的9%，封裝設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模為40.13億美元，占總規(guī)模的6%，其他前道設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模為26.93億美元，占設(shè)備總規(guī)模的4%。

　　據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2018年全球晶圓制造設(shè)備中，刻蝕設(shè)備和光刻設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模最大，分別為115.5億美元和111.1億美元（如圖4），這兩類設(shè)備加起來占晶圓制造設(shè)備市場(chǎng)總規(guī)模的43%。

　　4 全球CMP設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模

       2018年全球CMP設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模約為18.42億美元，約占晶圓制造設(shè)備4%的市場(chǎng)份額。其中韓國(guó)CMP設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模最大，約為4.74億美元，市場(chǎng)份額26%（如圖5），中國(guó)大陸CMP設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模僅次韓國(guó)，約為4.59億美元，市場(chǎng)份額25%，北美地區(qū)CMP設(shè)備規(guī)模約為2.38億美元，市場(chǎng)份額13%，居于第三。

　　5 全球CMP設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

       盡管中國(guó)大陸地區(qū)的CMP設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)4.59億美元，但90%的高端CMP設(shè)備均依賴于進(jìn)口。據(jù)Gartner研究數(shù)據(jù)表明，2017年，全球CMP設(shè)備的供應(yīng)商主要有Applied Materials（應(yīng)材—美國(guó)）、Ebara（荏原—日本）和Tokyo Seimitsu（東京精密電子—日本），其中2017年應(yīng)材CMP設(shè)備的銷售額為12.45億美元（如圖6），較2016年8.4億美元的銷售額增長(zhǎng)了48.1%，占全球CMP設(shè)備71%的市場(chǎng)份額，荏原2017年CMP設(shè)備的銷售額為4.67億美元，較2016年3.87億美元增長(zhǎng)了20.9%，占全球CMP設(shè)備27%的市場(chǎng)份額?？梢?，美國(guó)應(yīng)材和日本荏原兩家公司加起來占全球CMP設(shè)備98%的市場(chǎng)份額，CMP設(shè)備市場(chǎng)高度壟斷。排名第三的東京精密電子2017年CMP設(shè)備的銷售額約為1410萬美元，較2016年1800萬美元的銷售額有較明顯下降，增長(zhǎng)率為-21.8%。國(guó)內(nèi)CMP設(shè)備的主要研發(fā)單位有天津華海清科和中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所，其中華海清科的拋光機(jī)已在中芯國(guó)際生產(chǎn)線上試用，2018年1月，華海清科的Cu &SiCMP設(shè)備進(jìn)入上海華力。

　　6 CMP設(shè)備行業(yè)并購頻繁，集中度不斷提升

      在CMP設(shè)備市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)下, CMP設(shè)備廠商由1997年的20家逐漸集中在2017年的兩大龍頭企業(yè)（如表1），且CMP設(shè)備最大的供應(yīng)商美國(guó)應(yīng)材的市場(chǎng)份額依然呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢(shì) ^[3] 。

　　盡管美國(guó)應(yīng)材公司進(jìn)入CMP設(shè)備領(lǐng)域比較晚(其第一臺(tái)CMP Mirra產(chǎn)品是1997年推出的)，但該公司能在非常短的時(shí)間內(nèi)占領(lǐng)大部分市場(chǎng)。作為世界上最大的半導(dǎo)體加工設(shè)備公司，應(yīng)材憑借其世界服務(wù)和性能保證資源優(yōu)勢(shì)，從以前CMP設(shè)備市場(chǎng)領(lǐng)先的SpeedFam、Westech(IPEC)公司贏得了市場(chǎng)。IPEC和SpeedFam(曾一度是CMP設(shè)備的第一和第二供貨廠家)在應(yīng)材公司和荏原公司的競(jìng)爭(zhēng)中變得萎縮了。荏原是緊隨應(yīng)材之后的CMP第二，該公司獲得了亞洲市場(chǎng)的大部分，是日本和臺(tái)灣地區(qū)市場(chǎng)的CMP設(shè)備最大供貨商。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]半導(dǎo)體制造工藝流程及其需要的設(shè)備和材料[R/OL].(2018-05-25).http://www.ck365.cn/anli/13/61440.html

　　[2]化學(xué)機(jī)械拋光在精密加工和超精密加工領(lǐng)域的應(yīng)用[R/OL].(2017-06-30).https://www.sohu.com/a/153293442_99913194[3]Challenges & Opportunities in post CMP Cleans Innovation[R/OL].(2018-04-09).https://linxconferences.com/wp-content/uploads/2018/04/Michael-Wedlake-Business-of-Cleans.pdf

　　作者簡(jiǎn)介

　　李丹，理學(xué)博士，中級(jí)工程師，賽迪顧問集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心高級(jí)分析師，研究方向：集成電路材料與設(shè)備、化合物半導(dǎo)體、人工智能芯片。

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第5期第11頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處