CMP slurry这是个典型的隐形冠军赛道,过去长期被当成耗材:需求跟着晶圆产能走,技谈不上影响产业格局。但随着先进封装特别是Hybrid bonding的推进,事情正在发生变化。
如果从上游结构来看,CMP slurry的约束是一种多因素叠加的结果:
最底层是高纯材料,比如colloidal silica和ceria,这些材料本身纯度要求极高,而且需要做到纳米级粒径控制以及极窄的分布。这一点有门槛,但仍然属于可以通过工程能力逐步逼近的领域。
再往上是化学体系。CMP不是单纯的机械抛光,而是化学反应与机械作用的耦合过程,pH值、氧化剂、分散剂、材料种类之间高度联动。同一个配方在不同材料、不同节点上的表现可以完全不同。这一层虽然复杂,依然是可以通过实验与调参解决的问题。
供应链层面也存在约束,比如高纯化学品和部分原材料的交付周期较长,甚至会受到地缘因素影响,但这些更多影响节奏,而不是决定格局。
真正决定这个领域的公司竞争优势的,是工艺数据与客户绑定。CMP最终卖的不是材料,而是结果——去除速率、表面粗糙度以及缺陷率。这些指标并不由配方单独决定,而是与设备参数、晶圆工艺、节点结构共同作用的结果。
同一个slurry,在不同客户、不同工艺条件下表现差异很大,而调优过程高度依赖长期数据积累。因此,CMP的核心壁垒并不在原材料,而在于能否形成一个持续反馈的工艺数据闭环。
Hybrid bonding把这个问题进一步放大。在传统micro bump时代,CMP是必需步骤,但并不是决定性因素;进入Hybrid bonding之后,表面粗糙度需要控制在亚纳米级,缺陷几乎不可容忍,CMP直接决定了bonding是否能够成功。换句话说,CMP从一个“流程中的环节”,变成了“良率的前置条件”。当一个环节开始直接决定良率时,它在产业链中的地位就会发生质变。
CMP slurry本身是一个寡头市场,Entegris和Fujimi Incorporated是最核心的两家公司,但两者的路径并不完全相同。Fujimi在CMP本身的能力上非常强,是典型的“纯粹型玩家”;而Entegris通过并购和扩展,覆盖了slurry、前驱体、过滤、污染控制等多个环节,使其不只是一个材料供应商,而更像一个横跨多个工艺节点的系统参与者。
上游材料端则由Cabot Corporation、Evonik Industries以及Resonac Holdings等公司提供硅基或铈基磨料,这些公司在质量上至关重要,但价值更多体现在“供给端保障”,而不是定价权。化学体系则由BASF、Merck Group、Dow等公司提供关键添加剂,它们决定了配方的上限,但并不直接参与客户工艺验证。设备和检测端,包括Applied Materials、Lam Research以及KLA Corporation,则提供了工艺环境与缺陷检测能力,是另一套并行但高度耦合的体系。
在Hybrid bonding和HBM的拉动下,行业弹性并不会平均分布,而是集中在少数能够参与“工艺定义”的公司上。
Entegris的弹性来自三个维度叠加:
一是CMP需求提升带来的量;
二是工艺复杂度上升带来的价格能力;
三是其跨环节能力带来的份额与参与度提升。
Fujimi Incorporated则更多体现为纯粹的CMP beta,需求一旦爆发,其增长会非常直接。
材料端如Resonac Holdings会受益于ceria需求提升,但本质仍然是“量的放大”,而不是工艺溢价。
中国厂商如Anji Microelectronics Technology和Hubei Dinglong理论上弹性更大,因为基数低,但在缺陷控制和长期稳定性上仍需时间验证。
如果把问题再往前推一步,真正值得关注的是谁能建立“缺陷—工艺—良率”之间的映射关系,从而成为工艺控制的关键节点。
最接近这一位置的可能是Entegris。它通过在材料、过滤、污染控制等多个环节的布局,获得了更丰富的数据入口,有机会把不同环节的信息连接起来,形成对缺陷与良率的理解。
如果这种能力持续深化,CMP未来的商业模式可能会从“材料销售”演变为某种形式的“工艺能力输出”,即客户购买的不再只是slurry,而是稳定的良率结果。
总的来说,CMP正在从一个可替代的耗材,变成一个决定良率的关键变量。当一个环节开始决定良率,它的定价权、话语权以及在产业链中的位置,都会随之重写。
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先进封装的”耗材接棒”叙事最近很热,逻辑链也确实成立。但要理解为什么材料战场会从underfill转向CMP slurry,得先搞清楚一个更底层的技术拐点。
Micro bump方案同时撞上了三面墙。第一,bump pitch缩到25μm以下时solder bridging风险飙升,良率断崖。第二,JEDEC对HBM封装高度有硬限制,每层die加上micro bump加上underfill要吃掉40-50μm,堆到16层已经是物理极限,往20层走厚度预算根本不够。第三,underfill的thermal conductivity只有0.2-0.5 W/m·K,铜是401 W/m·K,差了三个数量级。每多堆一层die,中心层的junction temperature就更难控制。三个约束的共同解指向同一件事:取消solder和underfill,让copper直接做diffusion bonding。
Hybrid bonding解决了pitch、高度、散热三个问题,但代价是把容错率压到了atomic level。Micro bump时代表面粗糙度几十纳米就能工作,hybrid bonding要求Ra降到sub-0.5nm,任何一颗纳米级的particle都会在bonding interface形成void,后续thermal cycling会把void扩展成crack。这就是CMP slurry和Cu plating additives变成新咽喉的根本原因,配方质量直接等于bonding yield,bonding yield直接等于HBM产能。
但问题是,这条耗材链上谁真正有定价权。台厂的强项一直在设备和通路端。弘塑做ECP设备、辛耘做wet process清洗、中砂做pad和diamond disc,全部围绕化学品消耗量做文章,本身不掌握配方。崇越和华立是代理通路,帮信越、Fujimi把材料送进产线。真正自研CMP slurry配方的只有达兴和长兴,体量跟Fujimi、Entegris完全不在一个量级。化学配方的壁垒跟设备不一样,设备可以逆向工程迭代追赶,配方是几十年经验数据的堆叠,一款slurry打进台积电标准制程通常五到十年不会被替换。达兴说它的CMP slurry已经应用于N2并供货Arizona,如果属实,至少过了初步验证。但”应用于”和”规模化供货”之间的距离,有时候比技术本身还远。
资金从CoWoS设备capex转向耗材opex,方向没问题。但耗材链上真正有定价权的那一段在谁手里,市场似乎还没想清楚。
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