材料和设备是半导体产业的基石，材料分布于整个半导体产业链的上游，产业规模大、细分行业多、技术门槛高、更新速度快，也是最容易“卡脖子”的环节。
2019年全球半导体材料市场营收为521亿美元，较上一年相比略微下降1.1%。其中，中国大陆地区营收达88.6亿美元，同比增长1.9%，也是全球唯一出现增长的材料市场。
半导体材料应用广泛，主要包括集成电路（逻辑芯片、存储芯片等）、光电子器件（光源、显示器、光伏等）、分立器件和传感器。其中，集成电路应用最广泛，因为中国国产替代需求旺盛，2018年中国大陆的集成电路产业销售额达6532亿元，同比增长20.7%。随着5G、物联网、新能源汽车等下游市场的爆发，上游半导体材料亦大有可为，根据IC Insights预测，2016至2021年，整个IC市场年复合增长率为7.9%，其中汽车和物联网带来的增长率为13.4%和13.2%。
除了需求增长带来的增量，国产替代带来的存量市场也是重要的增长点。根据IC Insights预测，2023年中国大陆IC市场规模将达到2290亿美元，但中国大陆IC产值仅470亿美元，国产替代空间巨大。
制造一个半导体器件要用到多种材料，其中，硅片价值占比最高，约38%；其次是电子特气和掩膜板，各占13%；光刻胶及其辅助材料合计占12%；CMP抛光材料占7%，虽然价值占比不高，但环节及其关键，一次制造过程可能需要几十次抛光，而且抛光质量好坏将直接影响下一道工序的进程。
CMP即“化学机械抛光”，半导体器件通常要求达到纳米级的平整度，要不然，各处电阻值不均，光刻也刻不准，目前最好的工艺是用化学（液体）和机械（垫子）结合起来的方式。在抛光这个工艺中，最重要的两种材料是抛光液和抛光垫。抛光消耗的成本占比大概就7%，却是半导体生产过程中重复次数最多的步骤，28纳米制程的芯片，全程要12次抛光，现在芯片越来越小，到了10纳米制程，抛光要重复30次，用掉30多种不同的抛光液。抛光垫的寿命也极低，通常45-75小时，属于易耗品。
2019年，全球抛光垫和抛光液的市场规模分别为7亿美元和12亿美元。预计全球CMP市场复合增长率约6%。随着未来国内晶圆厂大幅投产，测算预计未来5年中国CMP市场规模增速可超10%，2023 年可达约30亿元（约4.4亿美元），其中，抛光液市场规模是抛光垫的1.7倍。
未来CMP材料增长可期，主要来自以下5个动力：
- 市场因素：5G、新能源汽车等新兴产业本身的需求拉动。
- 资本因素：作为产业链稀缺资源的CMP材料，竞争优势明显，毛利率高，是资本必争之地。比如安集科技的抛光液毛利率一直维持在55%左右，2020年三季度的销售净利率居然高达36.8%。
- 技术因素：随着制程越来越先进，抛光次数也越来越多，前面提到，28nm工艺芯片要用到12次抛光，一旦进入到10nm，就要高达30次抛光。
- 政治因素：国产替代势在必行。
- 产业链因素：晶圆制造产能持续向中国大陆转移，目前中国大陆是仅次于中国台湾、韩国的第三大生产基地，但增长率远超前两者。
（1）抛光液
抛光液由超细固体粒子研磨剂、氧化剂、表面活性剂、稳定剂等组成，纳米级的固体粒子用于淹没，氧化剂用于腐蚀溶解，从而实现化学机械相结合的抛光效果。难点在于，根据抛光需求不同，配方也不同，有用于硅、硅氧化物、铜的，有酸性的、践行的，等等。所以，不断尝试，以及根据客户需求不断磨合所得到的配方，是主要的竞争壁垒。
前4大厂商皆为美日企业，市占率共65%，中国大陆的龙头安集科技排第五名，占2%左右。安集科技是中国大陆目前唯一一家实现了130-28nm技术节点上的12英寸晶圆片用的抛光液的规模化销售，14nm技术节点产品正在客户认证中（总所周知，需要2-3年时间），10-7nm产品正在研发。
境外目前主流工艺是14nm，大陆境内是28nm（中芯国际），三星和台积电则力推10-7nm工艺，而大陆龙头安集科技目前的14nm产品还仅仅在客户认证阶段，可见和境外对手的差距。
（2）抛光垫
抛光垫一般由聚胺脂做成，有像海绵一样的机械特性和多孔吸水特性，主要型号有 IC1000、IC1400、IC2000、SUBAIV等，其中IC1000和SUBAIV是用得最广的。抛光垫表面包括一定密度的微凸峰，也有许多微孔， 不仅可以去除硅片表面材料，而且还起到存储和运输抛光液、排除抛光过程产物的作用。
抛光垫全球市场集中，前5大厂商占据91%的份额，目前中国大陆仅鼎龙股份有能力提供。鼎龙股份原为打印机耗材龙头，但早早地就看到半导体材料的前景，从13年开始立项，熬到16年8月才完成建厂，一直到17年才拿到第一张订单。2018年，鼎龙股份的CMP抛光垫卖出314万元，2019年卖出1230万元，2020年上半年卖出2102万元，增长迅猛，但和巨头比差距甚大。
而且因为专利壁垒，代表未来趋势的12英寸晶圆用的开窗口抛光垫专利被美国公司占有，国内仅有DOW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。
CMP产业链下游较为简单，主要是各大主流晶圆厂。其中，中国台湾的台积电、联电、力晶在销售额上分列第1、3、6名，中国大陆代工龙头中芯国际排第5位。虽然下游客户集中，但不至于出现从下游“卡脖子”的情况，因为CMP材料厂商和下游晶圆代工厂是相互依存的，代工厂不能没有CMP材料，而且进入供应链认证需要2-3年时间，一旦建立合作关系，晶圆厂也不愿意轻易更换，承担没必要的风险。
上游主要是研磨剂、化工材料、包装材料供应商，CMP材料要求甚高，超细的研磨剂是重点，要求颗粒分布、直径都要均匀，否则就会损伤硅片，包装材料也不能含糊，必须使用高洁净的塑料桶。所以优质的上游供应商依然在国际企业手中，主要是日本富士和美国Gabot。
行业壁垒CMP材料所面对的共同壁垒主要有2个：技术壁垒和客户认证。
（1）技术壁垒
在种类繁多的半导体材料子行业中，抛光垫、抛光液是最容易被“卡脖子”的领域之一，究其原因就在于，为了实现纳米级的打磨技术，对抛光垫和抛光液的要求也极为严苛。而且随着制程工艺越来越现金，对这两种材料的技术要求也不断提高，所以有“一代材料，一代产品”之说。
CMP抛光材料的技术更新动力源自下游晶圆的技术更新。晶圆制程不断提高，从1971年的10微米发到现在的10纳米、7纳米甚至5纳米。前面提到，境外主流工艺现在在14纳米阶段，而中国大陆晶圆代工龙头中芯国际的最先进制程也就28纳米。三星、台积电已经实现10纳米和7纳米制程。为了追赶摩尔定律，制程工艺大约2年就能更新一次，往往是这边的技术还没赶上，那边的新技术又出来了。为了满足更细致的工艺，CMP材料也有着更高的要求。
当前集成电路要求全局平整落差100A°-1000A°（相当于原子级10-100nm）的超高平整度。
除此之外，试错成本也成为了CMP材料的技术壁垒。抛光材料要不断找到合适配方、稳定制作工艺及设计图案，从而获得较好的、稳定的抛光速率和抛光效果，所以企业研究CMP耗材时间成本较高，需要较长时间来试错摸索工艺指标、产品配方等对物理参数及性能的影响结果，形成较深的Knowhow壁垒。
（2）客户认证
半导体器件要求极高的良品率，所以一旦形成稳定的供应链体系，晶圆厂一般不太可能更换供应商。要进入晶圆厂供应链体系里，要经过审核、送样、测试等环节，没有2-3年是进不去的。但这也意味着，一旦进入供应链体系，将形成一条宽阔的护城河。
严格来说，半导体材料行业属于成熟产业，各领域集中度高，巨头林立，按理说没有创业公司进入的可能，但在国产替代的大背景下，有技术实力的公司，如鼎龙股份、安集科技，只要能进入中芯国际等国内大厂的供应链体系，将成为稳定的赚钱机器。
几家值得关注的非上市CMP材料公司（1）抛光液
深圳力合：
成立于2003年，与清华大学深圳研究院有合作开发抛光液产品，并承担了国家“十二五”等科技重大专项，实力不容小觑。公司主要提供新开发抛光液（玻璃基片抛光液、钛基片抛光液、砷化镓抛光液）、蓝宝石抛光液、硅晶片抛光液和计算机硬盘基片抛光液4种产品。公司科研、资本背景雄厚，可能因此也没有太迫切的上市打算。
上海新安纳：
成立于2008年，是中科院上海微系统所联合国内外研究机构、企业共同创办的公司，也承担了国家“十二五”重大专项，主要提供铜抛光液、硅片抛光液、蓝宝石抛光液、LED芯片背面减薄抛光液。公司还往上游走，提供电子级二氧化硅纳米材料，可以为安集科技提供研磨剂。
天津晶岭：
成立于2005年，与河北工业大学微电子材料研究所有紧密合作，也承担了国家“02重大专项”，提供的产品线广泛，覆盖集成电路、器件、光电材料等。
（2）抛光垫
苏州观胜：
全称苏州观胜半导体科技有限公司，于2017年投入了抛光垫生产项目，虽然起步晚于鼎龙股份，但苏州观胜有台资背景，股东台湾智胜在聚氨酯领域已经积累了30多年的经验，将聚氨酯应用到CMP领域也已经有15年的经验，在这一领域已经积累了100多项专利技术。目前，苏州观胜野心勃勃，计划5年内（即2022年之前）占领1/3市场份额，并成功上市。
以上调查均来自网上公开资料，本文是个人研究笔记，不作为投资建议。
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