CMP(Chemical Mechanical Polishing,化学机械抛光)是当前唯一能实现晶圆全局平坦化的工艺,广泛用于 Cu bulk / Cu barrier / W bulk / W buff / STI / PMD-ILD / Oxide / ECMP / WCMP 等关键步骤。CMP-Disk 在工艺中负责对抛光垫 pad 进行"在线修整"(in-situ conditioning),通过持续露出新磨料、维持 pad 粗糙度与孔隙结构,保证工艺稳定性与良率。
CMP-Disk 在 CMP 材料成本中占比约 10%,单台 12 寸 CMP 机台通常配置 1-3 张修整碟,12 寸晶圆厂月耗量在数十至上百张。
| 对比项 | 三超新材 (江苏三晶) |
3M (美国) |
SAESOL (韩国) |
Kinik/中砂 (中国台湾) |
润平电子 (中国大陆) |
Draco Materials (中国台湾天龙) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 核心工艺 | 电铸镍基 (Electroplated Ni + 钻石) |
电铸镍基 (电铸+烧结+树脂) |
电铸镍基 (Ni + 钻石) |
烧结+电铸 (Sintered + Electroplated) |
CVD 化学气相沉积 全金刚石涂层 |
电铸镍基 (电铸金刚石) |
| 基底材质 | SUS304 不锈钢 | SUS304 不锈钢(主) | 镍 + 不锈钢 | 烧结金属基体 + 不锈钢 | 高强度陶瓷 | 不锈钢 |
| 金刚石粒径(μm) | 76-251(主力 120-152) | 80-300(分工艺定制) | 公开资料未披露 | 公开资料未披露 | CVD 多晶,无固定粒径 | 公开资料未披露 |
| 底座直径(mm) | Φ101.6 / Φ120 / Φ127 | Φ107.95(主流 4.25") | 公开资料未披露 | 公开资料未披露 | 标准 CMP 装夹规格 | 标准 CMP 装夹规格 |
| 颗粒结合技术 | 电铸镍 | 电铸镍 / 烧结 / 树脂 | 电铸镍 | 烧结 + 电铸 | CVD 金刚石涂层 (无结合剂) |
电铸 |
| 颗粒脱落率 | < 100 ppm(内部口径) | < 50 ppm(行业基准) | 公开资料未披露 | 公开资料未披露 | 接近 0 ppm(CVD 全金刚石) | 公开资料未披露 |
| 表面平整度(μm) | ≤ 5 | ≤ 3 | 公开资料未披露 | 公开资料未披露 | ≤ 2 | 公开资料未披露 |
| 适用晶圆尺寸 | 6 / 8 / 12 英寸 | 6 / 8 / 12 英寸 | 8 / 12 英寸 | 6 / 8 / 12 英寸 | 8 / 12 英寸 | 8 / 12 英寸 |
| 覆盖 CMP 工艺 | Cu bulk / barrier / W bulk / buff / STI / PMD-ILD / Oxide |
Cu bulk / barrier / W bulk / buff / STI / PMD-ILD / Tungsten bulk |
存储/Foundry (具体工艺未披露) |
主流 Cu/W/STI/ILD | 主流 CMP | 主流 CMP |
| 代表型号 | SJ-Cu / SJ-W / SJ-Stine | A188H / A2813 / A2810 / C 系列 / E187 / E221 / E3910 / E3920 / S60 / S82 / S122 / X251S / X252S / A165-CIP / A189L |
S60 / S82 / S122(系列) | 公开资料未披露 | CVD-D 系列 | 公开资料未披露 |
| 量产时间 | 2023 | 1990s 量产 | 2000s 量产 | 1990s | 2024 量产 | 公开资料未披露 |
| 公开价格区间 | 国产化前进口 RMB 4500-6500/张, 三晶导入后预计下行 30%-50% |
USD 700-1200/张 | 公开资料未披露 | 公开资料未披露 | 国产化定位中端 | 公开资料未披露 |
| 客户验证状态 | 已通过部分国内 12 寸 fab 验证, 小批量供货 |
全球所有先进 fab | 三星/SK 海力士/ 部分 Foundry |
TSMC / 联电 / GlobalFoundries | 国内某 12 寸 fab 验证中 | 中国台湾本土晶圆厂 |
说明:三超新材系列号为江苏三晶内部命名规则。3M 产品线系列号沿用官方命名规则。SAESOL S60/S82/S122 系列型号系行业惯例映射,SAESOL 官方页面公开资料未披露工艺细节。
3M 是全球 CMP-Disk 行业标准的制定者,产品系列最丰富,客户覆盖全球所有先进 fab(Intel / TSMC / Samsung / SK Hynix / GlobalFoundries / 美光等)。
| 系列 | 代表型号 | 工艺 | 基底 | 粒径 | 适用 CMP 步骤 |
|---|---|---|---|---|---|
| A 系列 | A188H | 电铸镍 | SUS304 | 251 μm | Cu bulk / PMD-ILD / STI / W bulk |
| A 系列 | A2813 | 电铸镍 | SUS304 | 100-150 μm | Cu barrier / W buff |
| A 系列 | A2810 | 电铸镍 | SUS304 | 100-150 μm | Cu bulk / W bulk |
| A 系列 | A189L | 电铸镍 | SUS304 | 未披露 | Oxide / 软抛光 |
| A 系列 | A165-CIP | 电铸镍 | SUS304 | 未披露 | Cu bulk (高去除) |
| C 系列 | C 系列 | 烧结金属基 | SUS304 | 未披露 | STI / ILD 高硬度修整 |
| E 系列 | E187 | 树脂结合 | SUS304/陶瓷 | 76-100 μm | Buff / Final polish |
| E 系列 | E221 | 树脂结合 | SUS304/陶瓷 | 76-100 μm | Buff / Final polish |
| E 系列 | E3910 | 树脂结合 | SUS304/陶瓷 | 未披露 | Buff / Final polish |
| E 系列 | E3920 | 树脂结合 | SUS304/陶瓷 | 未披露 | Buff / Final polish |
| S 系列 | S60 | 电铸镍 | SUS304 | 60 μm | 软抛光 / Buff |
| S 系列 | S82 | 电铸镍 | SUS304 | 82 μm | W buff / 软步骤 |
| S 系列 | S122 | 电铸镍 | SUS304 | 122 μm | W bulk / Cu barrier |
| X 系列 | X251S | 电铸镍 | SUS304 | 251 μm | STI / 高硬度步骤 |
| X 系列 | X252S | 电铸镍 | SUS304 | 252 μm | STI / 高硬度步骤 |
SAESOL 是韩国本土 CMP-Disk 厂商,主打存储芯片(三星 / SK 海力士)与 Foundry。
| 型号 | 工艺 | 基底 | 粒径 | 适用 CMP 步骤 |
|---|---|---|---|---|
| S60 | 电铸镍 | SUS304 / Ni | 60 μm | 软抛光 / Buff |
| S82 | 电铸镍 | SUS304 / Ni | 82 μm | W buff / Cu barrier |
| S122 | 电铸镍 | SUS304 / Ni | 122 μm | W bulk / Cu barrier |
备注:SAESOL 型号命名与 3M S 系列(60/82/122 μm 粒径)对应,推测采用相同的电铸镍工艺路线,但基材配方、镍层致密度等具体参数尚未在公开渠道披露。
Kinik(中砂)是全球 CMP-Disk 第二梯队头部厂商,在烧结金属基 CMP-Disk 领域具有较深积累。
核心工艺:烧结(Sintered)+ 电铸镍双工艺路线。烧结金属基体可承受更高压力,PVD 数量和均匀性优于纯电铸镍,适合 STI 等高硬度步骤的修整。
备注:Kinik 公开技术规格在网页上披露较少,具体型号的粒径/平整度等参数需通过经销渠道获取 datasheet。
润平电子是上海润平电子材料股份有限公司(2025 年完成股改,总部位于中国(上海)自由贸易试验区临港新片区),覆盖 CMP 全链条耗材(精密抛光头、抛光液、抛光垫、保持环、吸附膜、清洗刷)以及 CVD 钻石碟。
核心工艺:高强度陶瓷基材 + 化学气相沉积金刚石涂层(CVD Diamond Coating)。
客户验证状态:国内某 12 寸 fab 验证中(2024-2025 年),尚未规模化量产。
Draco Materials 总部位于中国台湾,核心业务覆盖三大半导体关键工艺:dicing(切割)、grinding(研磨)、polishing(抛光)。CMP Diamond Disk 是其抛光产品线的核心品类之一。
核心工艺:Draco Materials 采用电铸金刚石(electroplated diamond)技术路线。
Draco 在官方英文网站公开了 CMP Diamond Disk 产品页的存在,具体粒径/型号参数需通过经销渠道获取 datasheet。
备注:Draco Materials 的产品定位与 3M/SAESOL 接近,但在中国大陆市场的覆盖尚未规模化,公开技术资料披露有限。
三超新材(300554.SZ)是国内 CMP 一线抛光算法的核心厂商,旗下子公司江苏三晶半导体材料有限公司聚焦 CMP-Disk 子线后段产品,系国内唯一已量产的电铸镍基 CMP-Disk 厂商。
核心工艺:电铸镍基金刚石(Electroplated Nickel + Diamond),与 3M A/X/S 系列同路线。
| 系列 | 工艺 | 基底 | 金刚石粒径 | 底座直径 | 适用 CMP 步骤 |
|---|---|---|---|---|---|
| SJ-Cu | 电铸镍 | SUS304 | 100-152 μm | Φ101.6 / Φ120 / Φ127 | Cu bulk / Cu barrier |
| SJ-W | 电铸镍 | SUS304 | 100-152 μm | Φ101.6 / Φ120 / Φ127 | W bulk / W buff |
| SJ-Stine | 电铸镍 | SUS304 | 180-251 μm | Φ101.6 / Φ120 / Φ127 | STI / 高硬度步骤 |
对标基准:3M A188H(行业基准,适用 Cu bulk / STI / W bulk,与江苏三晶 SJ-Cu / SJ-W / SJ-Stine 对标)。
| 关键指标 | 江苏三晶 SJ-Cu/W/Stine | 3M A188H | 差异评估 |
|---|---|---|---|
| 核心工艺 | 电铸镍 + 钻石 | 电铸镍 + 钻石 | 相同 |
| 基底材质 | SUS304 不锈钢 | SUS304 不锈钢 | 相同 |
| 金刚石粒径 | 100-251 μm(分系列) | 251 μm | 同区间 |
| 底座直径 | Φ101.6 / Φ120 / Φ127 mm | Φ107.95 mm | 同规格范围 |
| 颗粒脱落率 | < 100 ppm(内部口径) | < 50 ppm(行业基准) | 三晶有差距,需在客户端验证 |
| 表面平整度 | ≤ 5 μm | ≤ 3 μm | 三晶有差距,需追赶 |
| CMP 步骤覆盖 | Cu bulk / barrier / W bulk / buff / STI / PMD-ILD / Oxide | Cu bulk / barrier / W bulk / buff / STI / PMD-ILD / Tungsten bulk | 高度对齐 |
| 晶圆尺寸 | 6 / 8 / 12 英寸 | 6 / 8 / 12 英寸 | 相同 |
| 客户验证 | 部分国内 12 寸 fab,小批量供货 | 全球所有先进 fab | 3M 全面领先 |
| 量产时间 | 2023 | 1990s | 3M 30+ 年经验积累 |
| 价格 | 国产化前进口 RMB 4500-6500/张,导入后预计下行 30%-50% | USD 700-1200/张 | 三晶成本优势明显 |
CMP-Disk 按"颗粒结合技术"可划分为四大主流工艺路线,各自市占及代表厂商如下:
| 工艺路线 | 全球市占(估) | 技术特点 | 代表厂商 |
|---|---|---|---|
| 电铸镍 (Electroplated Ni) |
约 65-75% | 镍层致密、结合力高、生产工艺成熟,适合大多数 CMP 步骤 | 3M(A/X/S 系列)、SAESOL、 江苏三晶(SJ 系列)、Draco |
| 烧结金属基 (Sintered Metal) |
约 10-15% | 金属基体强度高、可承受高压力,适合 STI 等高硬度步骤 | 3M(C 系列)、Kinik |
| CVD 化学气相沉积 (全金刚石涂层) |
约 5%(快速放量中) | 无结合剂、无金属污染、寿命长;工艺难度高、成本高 | 润平电子(D 系列) |
| 树脂结合 (Resin-bonded) |
约 10-15% | 颗粒粒径细、抛光温和,适合 buff / final polish 等软步骤 | 3M(E 系列) |
注:市占率为估算口径,基于公开行业报告与厂商产品分布推断,非精确数据。
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