【东海证券】半导体行业深度报告(五):抛光钻孔千回检,先进工艺技术带来CMP抛光材料新增长空间.pdf

2023-11-23
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1.CMP 抛光:集成电路制造过程中的关键工艺


1.1.CMP 技术是集成电路生产制造的核心工艺之一


(1)CMP 技术随着芯片制程技术不断进步,经历过铝、铜、低 K 介质、钴等多种材料 技术进步。CMP(Chemical Mechanical Polishing)化学机械抛光概念从 1965 年由 Walsh 等人提出,发展至今已经成为 IC 制造工艺中不可或缺的环节之一。在 CMP 抛光技术的发 展历程上有几个关键节点,从 0.35μm~0.25μm 技术节点开始 CMP 技术成为唯一可实现 全局平坦化的 IC 关键技术。0.18~0.13μm 技术节点,由于铜正式取代铝成为主流导线材 料,使 CMP 成为铜互连技术必不可少的工艺制程。当技术节点发展到 65nm 时,用于减小 RC 延迟时间而引入的低 K 介质材料,逐步取代传统的 SiO2,传统的 CMP 技术由于较高 的压力容易导致低 K 材料的塌陷或剥落,致使传统的 CMP 很难应用于 65nm 节点以下,开 发低压力、低 K 介质材料适用的 CMP 设备成为新的发展方向。当技术节点发展到 30~20nm 时,Cu 互连不在适用于 20nm 以下的互连技术,迫使人们开始研发新的互连材料及互连技 术,应用于钴互连技术的 CMP 技术成为又一发展方向。当集成电路节点发展到 14nm 时, CMP 发展成为实现新的工艺技术如鳍式场效应晶体管(FinFET)、硅通孔技术(TSV)的关 键技术。


(2)CMP 是集成电路制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。单晶硅片制造过程 和前半制程中,需要多次用到化学机械抛光技术。CMP 工艺通过化学腐蚀和机械研磨的协 同配合,来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的高效去除,从而达到晶圆或表面纳米级平坦 化,与此前普遍使用的机械抛光相比,化学机械抛光能使硅片表面变得更加平坦,解决晶圆 表面起伏不平导致的光刻无法准确对焦、电子迁移短路、线宽控制失效等问题,并且还具有 加工成本低及加工方法简单的优势。硅片在经过刻蚀、离子注入等工艺后, 其表面会变得凹凸不平,会影响下一道工序的进行,在光刻工艺中,如果曝光面不平坦,就 无法发挥其分辨率的特长,曝光设备的分辨率越高,焦深(DOF)就越低,重复的使用在薄 膜沉积后、光刻环节之前。随着 IC 设计中越来越频繁的使用多层金属技术,并要求更小的 器件和内连线尺寸,先进 IC 的表面出现更高的台阶和深宽更大的沟槽,使得台阶覆盖和沟 槽填充变得更加困难。表面起伏的主要负面影响是在光刻是对线宽失去了控制,由它们引起 的光刻胶厚度不均匀是限制亚 0.25um 光刻的主要因素,因此晶圆表面的平坦化在 IC 制造 工艺中显得尤为重要。


(3)CMP 工作原理是在一定压力下及抛光液的存在下,被抛光的晶圆对抛光垫做相对 运动从而实现平坦化处理。借助纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用之间的 高度有机结合,满足被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。根 据不同工艺制程和技术节点的要求,每一片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道的 CMP 抛光工艺步骤。与传统的纯机械或纯化学的抛光方法不同,CMP 工艺是通过表面化学 作用和机械研磨的技术结合来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除,从而达到晶圆表 面的高度(纳米级)平坦化效应,使下一步的光刻工艺得以顺利进行。化学作用是指抛光液 中的化学品和硅片表面发生化学反应,生成比较容易去除的物质,物理过程是指抛光液中的 磨粒和硅片表面材料发生机械物理摩擦,去除化学反应生成的物质。


1.2.CMP 工艺覆盖硅片制造、晶圆制造以及封装测试环节


在集成电路制造流程中往往需要循环多次使用 CMP 工艺,涉及硅片制造、前道及后道 环节。集成电路按制造工艺及应用领域主要分为逻辑芯片、3D NAND 闪存芯片、DRAM 内 存芯片,上述三种芯片虽然在结构及制造工艺上有明显的区别,但无论哪种芯片的制造,都 要求每层制造表面必须保持纳米级全局平坦化,以使下一层微电路结构的加工制造成为可能, 因此在集成电路制造流程中往往需要循环重复多次使用 CMP 工艺。 硅片制造:在硅片制造领域,在完成拉晶、磨外圆、加工切片成型环节后,通过抛光环 节后清洗得到平整洁净的单晶硅片。


晶圆制造领域:通过离子注入、薄膜沉积、光刻、刻蚀、抛光等工艺环节,为保证每层 制造表面纳米级全局平坦化,往往需要循环重复多次使用 CMP 工艺。 封装测试领域:在先进封装领域,CMP 工艺会越来越多被引入并大量使用,其中硅通 孔(TSV)技术、扇出(Fan-out)技术、2.5D 转接板(interposer)、3D IC 等将用到大量 CMP 工艺,未来给 CMP 材料带来了新的增量空间。


2.全球 CMP 材料快速增长,中国占比逐年提升


2.1.全球半导体材料市场规模创新高,中国大陆市场份额迅速 攀升


(1)全球半导体材料市场快速发展,2022 年已突破 700 亿美元关口,中长期或将继续 保持 6%左右复合增速。据 SEMI 数据,2022 年全球半导体材料市场销售额增长 8.9%,达 到 727 亿美元,超过了 2021 年创下的 668 亿美元的前一市场高点。2022 年晶圆制造材料 和封装材料的销售额分别达到 447 亿美元和 280 亿美元,分别增长 10.5%和 6.3%,占比分 别为 61.5%、38.5%。半导体材料中硅片、电子气体和光掩模领域在晶圆制造材料市场表现 出最强劲的增长。


(2)中国大陆半导体材料市场占全球市场规模的比重逐年提升,2022 年中国占比 17.84% 份额,并且呈现继续上升趋势。2022 年中国大陆半导体材料的市场规模达到 129.70 亿美 元,同比增长 7.3%。从 2006 年到 2022 年,中国大陆半导体材料市场规模占全球市场规模 的比重逐年提升,从 6.38%上升到 17.84%。从地区分布来看,中国台湾凭借其晶圆代工产 能和先进封装的基础,以 201 亿美元的销售额连续第 13 年成为世界上最大的半导体材料消 费地区,增长率 13.6%;中国大陆半导体材料市场销售额 129.70 亿美元,增长率 7.3%,超 越韩国位列第二。


(3)CMP 抛光材料成本在晶圆制造材料成本中占比约为 7%。晶圆制造材料主要包括 硅片、特种气体、掩膜版、光刻胶、光刻胶配套材料、(通用)湿电子化学品、靶材、CMP 抛光材料等,封装材料主要有封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘 接材料等。根据华经产业研究院的数据,2019 年抛光材料占据晶圆制造材料的约 7%份额, 测算占据整个半导体材料的比例约为 3.69%。


(4)抛光液和抛光液合计占比约 80%以上,为 CMP 工艺核心耗材。根据 SEMI 数据, 全球 CMP 材料成本占比中,抛光液用量最大,其中抛光液占比 49%,抛光垫占比 33%,合 计占比 82%,钻石碟占比 9%,清洗液占比 5%。


2.2.CMP 抛光液:CMP 工艺中占比最大的核心耗材


(1)抛光液是影响化学机械抛光质量和抛光效率的关键因素之一。一般通过测定材料 去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)的方法来评价抛光液性能优良程度。抛光液的组分一 般包括磨粒、氧化剂和其它添加剂,添加剂一般包括络合剂、螯合剂、缓蚀剂、表面活性剂, 以及 pH 值调节剂等,通常根据被抛光材料的物理化学性质及对抛光性能的要求,来选择所 需的成分配置抛光液。


(2)在各组分中,研磨粒子是最关键的原材料,占据生产成本的 60%左右。研磨颗粒 本身并不是化学机械抛光液的核心技术,但对研磨颗粒的深刻了解和应用是核心技术的保证, 根据国内 CMP 领先厂家安集科技招股说明书显示,2016-2018 年,研磨颗粒在其主要原材 料采购金额中占比分别为 68%、62%、57%,远高于化工原料等原材料。


(3)常见的抛光液包括二氧化硅、钨、铝和铜抛光液。根据应用领域,抛光液可分为 硅抛光液、铜及铜阻挡层抛光液、钨抛光液、钴抛光液、介质层(TDL)抛光液、浅槽隔离层(STI)抛光液和 3D 封装硅通孔(TSV)抛光液。硅抛光液主要用于对硅晶圆的初步加 工;铜及铜阻挡层抛光液用于对铜和铜阻挡层进行抛光,在 130nm 及以下技术节点逻辑芯 片的制造工艺中较常见;钨抛光液主要用于制造存储芯片,在逻辑芯片中只用于部分工艺段; 钴抛光液主要用于 10nm 节点以下芯片。


(4)抛光液作为抛光材料中占比最高,市场规模逐年稳步提升。根据 Cabot Microelectronics、TECHCET 和观研天下数据,全球 CMP 抛光液 2016 年市场规模为 11 亿 美元,2021 年为 18.9 亿美元,预计 2026 年将达到 25.3 亿美元,其中铜抛光液、钨抛光液 和氧化物抛光液的市场规模占比最大,而钴抛光液和多晶硅抛光液则成为增长最快的抛光液 品类。


(5)国内厂商打破了从 0 到 1 的垄断局面,未来可期。化学机械抛光液长期由美国和 日本企业垄断,CMC Materials(现 Entegris)在 2000 年的时候全球市占率在 80%左右, 后来随着市场全球化发展,到了 2022 年,全球 CMP 抛光液市场格局中,CMC Materials (现 Entegris)占比下降至 28%,随着制程的演进,龙头企业难以在所有细分领域形成垄 断。安集科技成功打破国外厂商对集成电路抛光液的垄断,最近三年安集科技化学机械抛光 液全球市场占有率分别为 3%、5%以及 7%,呈逐年稳步上升的趋势。


(6)CMP 抛光液市场厂商主要来自于美国和日本,Entegris 为安集科技目前国内市 场上的主要竞争对手。CMP 抛光液市场上的厂商主要来自于美国和日本,其中 Entegris, Inc. 是全球领先的半导体及其他高科技行业先进材料和工艺解决方案供应商,2022 年 7 月完成 对全球第一大化学机械抛光液供应商、第二大化学机械抛光垫供应商 CMC Materials, Inc.的 收购。CMP 抛光液龙头卡博特微电子(Cabotelectronics,简称 CMC)原为美国卡博特公 司(Cabot Corporation)CMP 业务部门,2020 年 10 月 1 日,改名为 CMC Materials。 Entegris 拥有特殊化学品和工程材料、先进平坦化解决方案、微污染控制、先进材料处理四 大业务板块。其中,特殊化学品和工程材料板块提供高性能和高纯度的工艺化学品、气体和 材料以及材料输送系统,先进平坦化解决方案板块提供化学机械抛光液、抛光垫、配方清洗 液及其他电子化学品。截至 2022 年末,Entegris 提供了超过 30,000 种标准化和定制化产 品,2022 年度没有单一产品平台净销售额占比超过 4%。


2.3.CMP 抛光垫:提供化学反应和机械去除场所的消耗品


(1)抛光垫的表面结构是影响抛光垫性能的关键参数之一,为抛光液提供化学反应和 机械去除的场所。抛光垫常见的是聚氨酯类材料,主要型号有 IC1000、IC1400、IC2000、 SUBAIV 等,其中 IC1000 是用的最广的也是目前业界的考量标准。抛光垫的性能受到压缩 比,弹性和剪切模量、硬度、表面结构以及表面粗糙度等参数影响,不同的沟槽型表面结构 会影响其存储、运送抛光液的能力。在化学机械抛光过程中,抛光垫的作用主要有:存储抛 光液及输送抛光液至抛光区域,使抛光持续均匀的进行,之后去除所需的机械负荷,将抛光 过程中产生的副产品(氧化产物、抛光碎屑等)带出抛光区域,形成一定厚度的抛光液层, 提供抛光过程中化学反应和机械去除发生的场所。


(2)受益于先进制程工艺的快速发展,CMP 材料需求量的大幅提升。根据 TECHCET 和观研天下数据,全球 CMP 抛光垫市场规模呈逐步增长态势,2016 年市场规模为 6.5 亿 美元,2021 年为 11.3 亿美元。中国 CMP 抛光垫市场规模逐年上升,2021 年达到 13.1 亿 元。


(3)抛光垫市场呈国外厂商寡头垄断的局势,国产替代空间大。根据华经产业研究院 数据,全球 CMP 抛光垫市场格局中,陶氏杜邦占比 79%,占据市场主导地位,Cabot(现 Entegris)占比 5%,Thomas West 占比 4%。鼎龙股份是国内唯一一家全面掌握抛光垫全 套核心技术的国内厂商,率先打破国外垄断,进入国内主流晶圆厂供应链。


(4)从产品种类上来看,几大国际巨头各有所长。陶氏不仅市占率高,还能提供全系 列的可定制抛光垫产品,最早推出的 IC1000 抛光垫产品已成为抛光垫行业的测试标准,其 20 英寸抛光垫占据了 85%的市场份额,30 英寸的市占率则更高;Entegris(原 CMC)主要 提供聚氨酯类抛光垫,可定制精确的硬度、孔径、可压缩性和凹槽图案,以满足各种应用的 要求;日本 Fujibo 可以提供聚氨酯及无纺布类抛光垫及背垫;美国 TWI 公司提供不同硬度 抛光垫产品,主要系列包括 PuRa 和 WestPad。


2.4.CMP 抛光材料属于高技术、高投入以及上下游联系紧密 的多壁垒行业


(1)技术壁垒:主要体现在抛光材料的专利技术、技术人员等方面。首先看全球抛光 垫与国内抛光垫技术上差距较大,全球抛光垫专利自 1997 年开始逐年递增,2004 年到 2009 年申请数量处于高位,2010 年之后数量有所下降但整体保持平稳态势,中国在高分子抛光 垫领域起步较晚,专利数量不多,但近几年有爆发趋势。国内具体企业方面,代表未来趋势 的 12 英寸晶圆用的聚合物抛光垫专利被美国公司占有,国内仅有陶氏化学获得授权生产销 售,鼎龙股份是从 8 英寸无窗口抛光垫入手,12 英寸硅片用的抛光垫还处在客户测试阶段。 截止到 2023 年 6 月 30 日,公司拥有已获得授权的专利 846 项,其中拥有外观设计专利 71 项、实用新型专利 479 项、发明专利 296 项,拥有软件著作权与集成电路布图设计 104 项。


其次,抛光液方面:安集科技自 2004 年开始申请专利,截止到 2022 年 2 月 28 日,绝 大部分的专利申请集中在中国大陆方面,其他地区的申请仅占全部申请量的 8%左右。集科技目前在传统的层间介质氧化硅、低 k 介质以及互连铜、钨和阻挡层钽 的抛光等方面有了较深的积累,并在先进封装技术硅通孔领域进行了专利布局。


(2)客户壁垒:半导体器件要求极高的良品率,因此下游客户会对供应商进行严格的 认证和定期考核,但一旦形成稳定的供应链体系,晶圆厂因替换成本高,很少更换供应厂商。 以安集科技为例,公司的产品研发周期从立项阶段到量产阶段大概预计为 3-4 年,一旦经过 审核、送样、测试等环节进入到晶圆厂供应链体系里,便形成了极高的护城河。新进入行业 的企业只有在技术水平、供应价格、产品质量以及后续服务等方面显著超过原有供应商,才 能获得客户订单,替代掉原有供应商。


3)资金壁垒:关键半导体材料的研发和产业化是一项投入大、周期长的系统性工程。 产品从研究开发、性能检测到最终的产业化实现销售,需要投入大量的资金,用于建造实验 室和生产车间、引进先进的研发生产设备和精密的检验测量仪器。以安集科技为例,公司固 定资产占比前三的为研发及生产设备、房屋及建筑物以及电子设备,分别为 85.33%、12.76% 以及 1.48%,研发及生产设备占比超过八成,其中包括抛光机台、缺陷检测系统、工艺系统、 原子力显微镜、纯水/废水/废气系统以及单片清洗机等。


2.5.国家出台多项产业扶持政策,加速推动行业发展


国家出台多项产业扶持政策,加速推动半导体材料领域发展。2020 年以来,国务院、 国家发改委、科技部、工信部等连续出台了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发 展的若干政策》《加强“从 0 到 1”基础研究工作方案》《关于扩大战略性新兴产业投资培育 壮大新增长点增长极的指导意见》《重点新材料首批次应用示范指导目录(2021 年版)》等 多部战略性新兴产业相关政策,在国家对“卡脖子”环节的持续出台产业政策大力扶持下, 将加速推动半导体材料行业发展。


3.内外多重驱动力叠加,行业增长空间广阔


3.1.国产化率低成长空间大,安全自主可控为长期发展趋势


(1)中国集成电路仍以进口为主,国产替代空间巨大。根据海关总署统计的数据来看, 我国 2022 年全年集成电路进口数量总额 5384 亿个,同比下降 18.4%,近五年进口数量总 额 25801 亿个,出口数量 12796 个,贸易逆差 13004 亿个,近五年我国集成电路进口数量 约为出口数量的 2 倍,总体仍高度依赖进口,国产替代空间巨大。


(2)海外不确定性因素增加,保证供应链安全自主可控势在必行。美国 BIS 于 2022 年 10 月 7 日出台管制新规,管制措施适用于将美国设备或零部件出口到中国国内的特定先进 逻辑或存储芯片晶圆厂,主要是 16/14nm 以下节点的逻辑集成电路、128 层以上的 NAND 存储器集成电路、18nm 及以下的 DRAM 集成电路。2023 年 3 月 31 日,日本政府今日宣 布,将修订外汇与外贸法相关法令,拟对用于芯片制造的六大类 23 项先进芯片制造设备追 加出口管制。最新措施的重点是先进半导体制造设备,制造芯片所需的极紫外(EUV)设备 也被列入其中。长期来看,海外的不确定性增加,下游客户的保供的意愿和需求更加强烈, 或将为相关国产材料以及设备提供了大规模验证机会,有望缩短国产替代周期,坚持安全自 主可控的长期发展路径。


3.2.内资晶圆厂加速扩产,行业受益确定性强


(1)中国大陆 200mm 晶圆厂扩产速度在 22%左右。根据 SEMI 的预测数据,2026 年 全球半导体制造商 200mm 晶圆厂产能将增加 14%,新增 12 个 200mm 晶圆厂(不包括 EPI),达到每月 770 多万片晶圆的历史新高。技术节点方面,80nm 至 130nm 节点产能预 计将增长 10%,而 131nm 至 350nm 技术节点产能预计将在 2023 年至 2026 年增长 18%。 地区方面,东南亚预计将引领 200mm 产能的增长,将在报告期内增长 32%。预计中国大陆 将以 22%的增长率位居第二。作为 200mm 产能扩张的最大贡献者,中国预计到 2026 年将 达到每月 170 多万片晶圆。美洲、欧洲和中东以及中国台湾地区将分别以 14%、11%和 7% 的增长率紧随其后。


(2)中国大陆 300mm 晶圆厂份额将从 2022 年 22%提升到 2026 年的 25%。SEMI 在 《300mm 晶圆厂展望报告-2026 年》中预测,2022 年至 2026 年全球主要芯片制造商将 有 82 座新厂房和产线运营,预计 2026 年将增加 300mm 晶圆厂产能,达到每月 960 万片 的历史新高。中国大陆的全球份额将从 2022 年的 22%增加到 2026 年的 25%,达到每月 240 万片晶圆。中国大陆预计将有 20 座支持成熟工艺的工厂/产线,国内晶圆厂商中芯国际、 华虹等主要晶圆代工厂及士兰微、华润微、闻泰科技、长江存储等 IDM 厂商积极扩产,12 英寸逻辑扩产主要集中于 28nm 及以上的成熟制程,预计到 2023 年形成产能 106.5 万片/ 月,相较 2020 年产能提升 270%。3D NAND 预计从 2020 年的 5 万 片/月扩产至 2023 年 的 27.5 万片/月。DRAM 从 2020 年的 4 万片/月扩产至 25 万片/月。国内 8 英寸晶圆厂产能 将从 2020 年的 80.5 万片/月扩产至 2023 年的 121.5 万片/月,增长 50%,8 英寸扩产主要 在国内。


3.3.先进封装带动叠加制程增加,CMP 材料用量空间快速增 长


(1)3D 硅通孔(TSV)技术是一种随着摩尔定律发展应运而生的最新封装技术。自 1965 年摩尔定律提出以来,芯片内晶体管数量和微处理器性能一直符合其预测的倍增规律, 但随着半导体特征尺寸逼近物理极限,芯片的设计难度和制造成本明显提升,通过微缩特征 尺寸以实现芯片性能翻倍难以继续,为了满足持续增长的性能需求,研究人员开发了在封装 层面上构建系统级封装(SiP),与传统封装技术相比,SiP 更能满足集成电路的发展方向, 而三维系统级封装(3D-SiP)技术通过多层堆叠和立体互联大幅提高组装密度和封装效率, 是先进封装技术的发展方向之一。在 3D-SiP 中,垂直互连机构对三维集成封装以及实现系 统整合具有不可替代的作用,其中硅通孔(TSV)互连结构在先进封装领域中是最为普遍的 结构。


(2)TSV 技术主要以小孔径尺寸和高深宽比通孔为发展目标和方向,TSV 技术的高可 靠性对高集成度芯片可靠性发展至关重要。TSV 技术是一种高密度封装技术,是指在硅介质层上开孔并填充导体,以实现介质层上下方垂直互联的技术,能够实现更小的互连长度、降 低信号延迟以及减小电容和电感。作为实现晶圆或芯片之间电气和物理连接的重要技术, TSV 技术的高可靠性对高集成度芯片可靠性发展至关重要,其可靠性主要涉及了热应力和 制造工艺等方面。 热应力:对于三维集成技术来说,实现了多层叠堆和高集成度,却不可避免地影响芯片 的散热问题。目前采用的方法:1)采用热硅通孔(TTSV)来减少热应力的产生;2)采用 浅层沟槽隔离技术(STI)减少保留区域(KOZ)的面积,提高衬底面积利用率的同时降低 热应力的负面影响;3)通过改变通孔的深度以及宽度来减少产生的最大热应力。 TSV 制造工艺:TSV 制造工艺中,通孔、侧壁涂层以及导体填充等环节对 TSV 的实际 性能表现起着关键作用。1)目前主要的通孔工艺有 Bosch 刻蚀工艺、激光钻孔和湿法刻蚀; 2)侧壁涂层工艺的主要工艺有热氧化工艺、PECVD 和 HDPCVD;3)在大规模生产中,电 镀是最主要的填充方法,如周期性反向脉冲(PPR)电镀、镀液添加剂和超声波辅助等。


(3)随着先进封装技术的发展, CMP 工艺从晶圆制造前道工艺拓展应用到后道。目 前 CMP 工艺在 TSV 技术中主要有两种应用途径:1)用于经过铜淀积后的 TSV 正面抛光; 2)用于位于晶圆表面的 TSV 结构的铜暴露及其平坦化。TSV 抛光主要分为铜膜的粗抛、精 抛以及阻挡层抛光几个阶段。随着先进封装技术的发展,CMP 工艺也逐渐得到改进并拓展 应用于电子封装领域,形成了与半导体制造端具有明显差异的工艺特色,并慢慢发展成为了 封装领域的关键技术。


(4)随着制造工艺进步带来的 CMP 环节增加,为 CMP 抛光材料带来了长足的增量空 间。根据 Yole 预测,2022 年全球先进封装市场规模为 443 亿美元,预计 2028 年将会 达到 786 亿美元,期间年均复合增长率为 10.6%。晶圆制造工艺制程缩小将进一步带来 CMP 工艺步骤增长,带动 CMP 抛光材料在晶圆制造过程中的消耗量增加。根据安集科技 和鼎龙股份公告数据,180 纳米技术节点 CMP 抛光步骤为 10 次,14 纳米技术节点 CMP 抛光步骤增加到 21 次,而 7 纳米技术节点以下的逻辑芯片要求 CMP 抛光步骤则增加到 30 次。在存储芯片领域,随着存储容量需求增长,存储芯片在由 2D NAND 向 3D NAND 升 级过程中,CMP 抛光步骤由 7 次增加到 15 次,带动了钨抛光液及其他抛光液需求快速增 长。


4.重点公司分析


4.1.安集科技:国产 CMP 抛光液领军企业


(1)安集科技主营业务为化学机械抛光液和功能性湿电子化学品的研发与产业化,主 要应用于集成电路制造和先进封装领域。2006 年,公司前身安集微电子科技(上海)有限 公司成立。2008 年,首款产品上线进入量产。2009 年,产品首次进入国际市场。2015 年 台湾子公司成立,主要从事研究开发及销售支持业务。2016 年,完成股份制改造。2017 年, 安集有限整体变更为安集科技。2019 年 7 月,安集科技成为上交所科创板首批上市企业。 发展至今,安集科技已经成为国内 CMP 抛光液和功能性湿化学品的领军企业。


(2)公司目前没有实际控制人,第一大股东为 Anji Cayman。第一大股东为 Anji Microelectronics Co., Ltd.,是一家投资控股型公司,共持股 30.91%,不实际从事生产经营 业务。公司目前无实际控制人,共设立六家全资子公司,从事生产销售及研发、股权投资、 技术服务等。


(3)三大基地协同八大产品平台,材料平台化初具规模效应。公司拥有上海研发中心、 上海金桥基地和宁波北仑基地,其中上海金桥基地主要生产化学机械抛光液和部分功能性湿电子化学品,宁波北仑基地主要生产功能性湿电子化学品。此外,公司正在筹划位于上海市 化工区的建设项目,未来这三大基地将协同互补,实现公司发展。在铜及铜阻挡层抛光液、 介电材料抛光液、钨抛光液、基于氧化铈磨料的抛光液、衬底抛光液、功能性湿电子化学品 和新材料新工艺的基础上,公司完成了电镀液及添加剂技术平台的搭建和加强,形成了八大 产品平台的布局,未来规模效应将进一步显著 。


(4)营收保持高速增长,CMP 抛光液等业务持续放量。近年来公司营收加速增长,主 要原因系化学机械抛光液完成全品类产业布局,产品持续放量以及平台大幅扩充。2021 年 归母净利润下滑主要原因系非经常性损益科目变动,其中对外投资的青岛聚源芯星公允价值 变动收益大幅减少。2022 年实现营业收入 10.77 亿元,创历史新高;2023 年前三季度实现 营业收入 9 亿元,同比增长 13.2%,归母净利润 3.15 亿元,同比增长 52.7%,在今年下游 需求萎靡的背景下,公司今年依旧保持业绩同比增长,随着 CMP 抛光液等业务持续放量, 预计公司将持续高速增长。


(5)毛利率常年保持在 50%以上的高位,费用率显著下降。截至 2023Q3 公司销售毛 利率为 56.04%,较上年同期上升 3.42pcts;Q3 单季度毛利率为 57.74%,环比上升 3.66pcts,主要系公司高毛利产品进展顺利,部分产品逐步放量。公司费用率方面,期间费用率处于逐 年向下的趋势,较上年下降 3.12 个百分点,财务费用率为负,现金流良好。


(6)研发人员与研发投入稳步提升,提升潜在竞争力厚积薄发。截至 2023Q3 公司研 发投入总额为 1.66 亿元,占营收比为 18.51%,公司持续保持高水平研发投入为公司未来新 的业绩增长注入了新的活力,2020 年公司研发人员突破 100 人,占比达到了 42.65%,近 三年研发人员数量及占比逐年增加,现已占公司研发人员数量的 45.69%,其中公司核心技 术团队及核心管理团队等高素质的员工队伍为维持竞争优势提供了保证,也极大程度的提升 了公司潜在的技术研发能力。


(7)新产品导入进展顺利,未来逐步放量有望维持高成长。在钨抛光液方面,多款产 品在逻辑芯片成熟制程和先进制程进行测试验证,进展顺利,部分客户已通过验证,开启量 产;基于氧化铈磨料的抛光液产品突破技术瓶颈,目前已在 3DNAND 先进制程中实现量产 并在逐步上量,多款新产品完成论证测试并实现量产销售,部分产品已成为主流;在介电材 料抛光液方面,公司首款氮化硅抛光液在客户端上量顺利,进一步开发先进技术节点系列产 品,多款产品已在客户端测试验证,持续改进氧化物抛光液,具有更高性价比和更优性能的 高倍稀释氧化物抛光液已成功实现量产;在衬底抛光液方面,公司硅精抛液系列产品研发论 证进展顺利,技术性能达到国际先进水平,并在国内领先硅片生产厂完成论证并实现量产, 部分产品已获得中国台湾客户的订单,公司为客户定制开发的用于第三代半导体衬底材料的 抛光液进展顺利,部分产品已获得海外客户的订单。


4.2.鼎龙股份:CMP 抛光垫全流程核心研发和制造技术的国 产供应商


(1)鼎龙股份创立于 2000 年,2010 年创业板上市,是国内打印耗材及 CMP 材料龙 头。公司是国内唯一一家全面掌握抛光垫全流程核心研发和制造技术的 CMP 抛光垫的国产 供应商,深度渗透国内主流晶圆厂供应链,国产替代领先优势明显,目前重点聚焦于半导体 材料领域的 CMP 制程工艺材料、半导体显示材料、半导体先进封装材料三个细分板块业务。


(2)公司以原有打印复印通用耗材业务为基石,重点突破半导体创新材料领域业务。 其中包含半导体制程工艺材料、半导体显示材料、半导体先进封装材料三个细分板块。CMP 制程工艺材料包括:CMP 钻石碟、抛光垫、抛光液以及清洗液;半导体显示材料包括黄色 聚酰亚胺浆料 YPI、光敏聚酰亚胺 PSPI 以及面板封装材料;先进封装材料包括底部填充胶 (Underfill)、临时键合胶以及封装光刻胶 PSPI。在打印复印通用耗材领域,由公司控股子 公司鼎龙新材料提供上游彩色聚合碳粉,显影辊等核心原材料,下游销售硒鼓和墨盒两大终 端产品,实现了全产业链的布局。


(3)公司股权结构较为集中,坐拥七大技术平台。截止到 2023 年三季报公布,朱双全 持有公司 14.74%的股权,朱顺全持有公司 14.61%股权,二人为兄弟关系,共计持有 29.35% 股权,为该公司实际控股人。公司重视技术整合和技术平台,利用人才团队、技术积累和行 业打造七大技术平台,夯实公司创新材料平台型企业的定位。


(4)营业收入稳步上升,新产品端开始逐步放量。回顾公司过往业绩,公司 2019 年归 母净利润出现下滑,主要系研发投入增加以及打印耗材板块业务竞争激烈导致公司业绩大幅 下滑所致,2020 年公司计提两家硒鼓厂商誉减值、股权激励费用增加、汇兑损失增加导致 公司业绩亏损,公司 2022 年实现营业收入 27.21 亿元,较上年同期增长 15.49%,主要系 CMP 抛光垫产品的销售收入同比大幅增长,并且 CMP 抛光液、清洗液产品以及柔性显示材 料 YPI、PSPI 产品开始逐步放量所致,2023 年前三季度公司受销售收入规模下降和研发费 用增长的影响导致同比下滑。目前公司半导体材料业务拓展顺利,随着公司各新材料业务的 销量加速提升,业绩有望持续改善。


(5)CMP 抛光垫营收占比小幅上涨,抛光液业务放量可期。CMP 抛光垫收入占比提 升 0.23 个百分点,受到高毛利的产品销售收入规模降低的影响,2023Q3CMP 抛光垫毛利 率小幅下滑 3.71%,我们认为随着存储客户端销量恢复以及不断的市场开拓,未来公司的经 营状况会有所好转。抛光液方面,公司实现了从 CMP 抛光液上游核心原材料-研磨粒子到 CMP 抛光液产品配方的自主研发,随着公司拓展市场后期规模化生产,业务占比将进一步 提升。


(6)全年毛利率维持在较高水平,研发投入力度增长明显。2020 年公司净利率为负, 主要系受计提两家硒鼓厂商誉减值、股权激励费用增加、汇兑损失增加影响所致。2023 年 Q3 毛利率下滑 2.31 个百分点,整体维持在高位。费用端方面,公司持续加强研发投入力度, 2023 前三季度研发投入金额 2.77 亿元,同比增长 27%,未来随着各半导体创新材料新产品 的验证、导入,公司业绩有望高速增长。


(7)公司持续保持高研发投入水平,逐步完善知识产权布局。截至 2023Q3 公司研发 投入总额为 2.77 亿元,较上年同比增长了 2.48 个百分点,公司持续保持高水平的研发投入 为新产品研发注入了新活力;公司目前拥有完善的知识产权布局,截至 2023 年 6 月 30 日, 公司拥有已获得授权的专利 846 项,其中拥有外观设计专利 71 项、实用新型专利 479 项、 发明专利 296 项,拥有软件著作权与集成电路布图设计 104 项。


(8)各项业务客户端进展顺利,产品持续放量推动公司业绩加速增长。CMP 抛光垫方 面,公司 CMP 抛光硬垫进一步开拓重点逻辑晶圆厂客户并取得阶段性成效,部分半导体用 精抛垫已在客户端批量使用,小尺寸大硅片用抛光垫在客户端取得正面反馈,大尺寸大硅片 用抛光垫预计 2024 年上半年实现量产;CMP 抛光液方面,多晶硅抛光液第三季度导入客 户,金属铝/钨栅极抛光液产品已取得批量订单,公司抛光材料布局进一步完善,未来有望成 为新的增长点;半导体显示材料方面,公司已成为国内部分主流面板客户 YPI、PSPI 产品 的第一供应商,面板封装材料 TFE-INK 有望在 2023Q4 导入客户并取得订单。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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