化學(xué)機械拋光（CMP）設備市場(chǎng)概況

　　Overview of CMP equipment market

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

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

　　關(guān)鍵詞：半導體設備；CMP；設備

       1 半導體設備概述

       晶 圓 制 造 過(guò) 程 主 要 包 括 擴 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(cháng)（Dielectric Deposition）、化學(xué)機械拋光（CMP）、金屬化（Metalization）七個(gè)相互獨立的工藝流程（如圖1），這些工藝流程都會(huì )有相對應的晶圓制造設備來(lái)完成芯片制造流程 ^[1] 。晶圓制造設備主要包括光刻機、刻蝕機、薄膜設備、擴散離子注入設備、濕法設備、CMP拋光設備、過(guò)程檢測七大類(lèi)。

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

　　2 全球半導體設備市場(chǎng)規模

       據SEMI（國際半導體設備材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )）公布的最新數據顯示（如圖2），2018年全球半導體設備市場(chǎng)規模為644.9億美元，較2017年566.2億美元增長(cháng)了14%。其中，韓國半導體設備的市場(chǎng)規模約為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)規模相比基本持平；2018年中國大陸的半導體設備市場(chǎng)規模僅次于韓國，約為131.1億美元，較2017年82.3億美元有顯著(zhù)增長(cháng)，增長(cháng)率為59.2%，占全球半導體設備的市場(chǎng)份額約為20%；2018年中國臺灣地區半導體設備市場(chǎng)規模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)規模相比出現了負增長(cháng)，增長(cháng)率為-11.8%。

　　3 全球半導體晶圓制造設備市場(chǎng)規模

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

　　據SEMI統計，2018年全球晶圓制造設備中，刻蝕設備和光刻設備的市場(chǎng)規模最大，分別為115.5億美元和111.1億美元（如圖4），這兩類(lèi)設備加起來(lái)占晶圓制造設備市場(chǎng)總規模的43%。

　　4 全球CMP設備市場(chǎng)規模

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

　　5 全球CMP設備市場(chǎng)競爭格局

       盡管中國大陸地區的CMP設備市場(chǎng)規模達4.59億美元，但90%的高端CMP設備均依賴(lài)于進(jìn)口。據Gartner研究數據表明，2017年，全球CMP設備的供應商主要有Applied Materials（應材—美國）、Ebara（荏原—日本）和Tokyo Seimitsu（東京精密電子—日本），其中2017年應材CMP設備的銷(xiāo)售額為12.45億美元（如圖6），較2016年8.4億美元的銷(xiāo)售額增長(cháng)了48.1%，占全球CMP設備71%的市場(chǎng)份額，荏原2017年CMP設備的銷(xiāo)售額為4.67億美元，較2016年3.87億美元增長(cháng)了20.9%，占全球CMP設備27%的市場(chǎng)份額?？梢?jiàn)，美國應材和日本荏原兩家公司加起來(lái)占全球CMP設備98%的市場(chǎng)份額，CMP設備市場(chǎng)高度壟斷。排名第三的東京精密電子2017年CMP設備的銷(xiāo)售額約為1410萬(wàn)美元，較2016年1800萬(wàn)美元的銷(xiāo)售額有較明顯下降，增長(cháng)率為-21.8%。國內CMP設備的主要研發(fā)單位有天津華海清科和中國電子科技集團公司第四十五研究所，其中華海清科的拋光機已在中芯國際生產(chǎn)線(xiàn)上試用，2018年1月，華海清科的Cu &SiCMP設備進(jìn)入上海華力。

　　6 CMP設備行業(yè)并購頻繁，集中度不斷提升

      在CMP設備市場(chǎng)激烈的競爭下, CMP設備廠(chǎng)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設備最大的供應商美國應材的市場(chǎng)份額依然呈現逐年遞增的態(tài)勢 ^[3] 。

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

　　參考文獻

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

　　[2]化學(xué)機械拋光在精密加工和超精密加工領(lǐng)域的應用[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，中級工程師，賽迪顧問(wèn)集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心高級分析師，研究方向：集成電路材料與設備、化合物半導體、人工智能芯片。

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