金屬靶材全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

金屬靶材全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究濺射靶材發(fā)展趨勢近年來我國對濺射靶材行業(yè)重視程度不斷提升，各類政策出臺推動行業(yè)積極發(fā)展，明確對于國內(nèi)靶材企業(yè)進(jìn)口國內(nèi)不能生產(chǎn)、性能不滿足需求的自用生產(chǎn)性原材料及消耗品免征進(jìn)口關(guān)稅。在國內(nèi)良好的政策環(huán)境和各細(xì)分市場廣闊的市場空間下，國內(nèi)濺射靶材企業(yè)市占率提升空間大，機(jī)會逐步開啟。此外高性能濺射靶材是顯示面板、半導(dǎo)體、太陽能電池、記錄媒體不可缺少的原材料，進(jìn)而廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、智能家電、通信照明、光伏、計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制、汽車電子等多個(gè)下游應(yīng)用領(lǐng)域。我國是全球最大的消費(fèi)電子產(chǎn)品生產(chǎn)國、出口國和消費(fèi)國，也是全球最大的集成電路半導(dǎo)體消費(fèi)國和進(jìn)口國，在最終下游眾多生產(chǎn)及消費(fèi)領(lǐng)域的需求驅(qū)動了我國高性能濺射靶材行業(yè)快速增長。因此，未來高性能濺射靶材行業(yè)高速成長的確定性較高，基本不會受到偶發(fā)性或突發(fā)性因素影響。隨著全球平面顯示、半導(dǎo)體、太陽能電池、記錄存儲等行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，直接帶動了高性能濺射靶材行業(yè)的發(fā)展，使得中國國內(nèi)濺射靶材使用量快速增長，給國內(nèi)濺射靶材廠商帶來良好的發(fā)展機(jī)遇。濺射靶材指采用物理氣相沉積技術(shù)在基材上制備薄膜的原材料，靶材是高速荷能粒子轟擊的目標(biāo)材料，更換不同的靶材可以得到不同的薄膜。濺射靶材是PVD（物理氣相沉積）領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用量最大的鍍膜材料。濺射是制備薄膜材料的主要技術(shù)之一，它利用荷能粒子（通常是離子），在真空中經(jīng)過加速聚集，而形成高速度能的粒子束流，轟擊固體表面，粒子和固體表面原子發(fā)生動能交換，使固體表面的原子離開固體并沉積在基板表面，被轟擊的固體即為濺射靶材。濺射靶材的種類較多，即使相同材質(zhì)的濺射靶材也有不同的規(guī)格。按照不同的分類方法，可將濺射靶材分為不同的類別。濺射技術(shù)作為薄膜材料制備的主流工藝，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如平面顯示、集成電路半導(dǎo)體、太陽能電池、信息存儲、工具改性、光學(xué)鍍膜、電子器件、高檔裝飾用品等行業(yè)。濺射靶材產(chǎn)業(yè)集中度高、技術(shù)門檻高、設(shè)備投資大，具有規(guī)?；a(chǎn)能力的企業(yè)數(shù)量相對較少，國內(nèi)高性能濺射靶材市場尚處于發(fā)展初期，具有規(guī)?；a(chǎn)能力和較強(qiáng)研發(fā)能力的廠商數(shù)量仍然偏少，隨著全球分工及產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移，國內(nèi)廠商正處于對國際廠商的加速替代過程中，已有如江豐電子、阿石創(chuàng)、有研新材、隆華科技、先導(dǎo)薄膜、歐萊新材以及映日科技等公司掌握了高性能濺射靶材研發(fā)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)技術(shù)并可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。20世紀(jì)90年代以來，隨著消費(fèi)電子等終端應(yīng)用市場的高速發(fā)展，濺射靶材的市場規(guī)模日益擴(kuò)大，呈現(xiàn)高速增長的勢頭。受到發(fā)展歷史及技術(shù)限制的影響，我國濺射靶材行業(yè)起步較晚，目前多數(shù)濺射靶材企業(yè)產(chǎn)品仍主要應(yīng)用于下游的中低端產(chǎn)品，高端濺射靶材產(chǎn)品則多為國外進(jìn)口。我國高性能濺射靶材行業(yè)在國家戰(zhàn)略政策支持以及下游眾多應(yīng)用領(lǐng)域需求的支撐下，行業(yè)技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品性能不斷提升，帶動高性能濺射靶材市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。ITO靶材整體市場情況分析（一）ITO靶材市場概況ITO靶材有中低端和高端之分：中低端ITO靶材有建筑玻璃鍍膜靶材、發(fā)熱膜和熱反射膜靶材，應(yīng)用包括部分傳統(tǒng)的汽車顯示屏、部分儀器儀表的顯示；高端ITO靶材主要用于平面顯示、集成電路半導(dǎo)體、太陽能光伏以及磁記錄和光記錄等領(lǐng)域，尤其用于大面積、大規(guī)格的TFT-LCD、OLED等領(lǐng)域，具備高密度、高純度、高均勻性等特點(diǎn)。平面顯示面板生產(chǎn)是ITO靶材當(dāng)前的主要需求領(lǐng)域。在平面顯示面板的生產(chǎn)工藝中，玻璃基板要經(jīng)過多次濺射鍍膜形成ITO玻璃，加工組裝用于生產(chǎn)LCD面板、OLED面板等。觸控屏（TP）的生產(chǎn)，則還需將ITO玻璃進(jìn)行加工處理、經(jīng)過鍍膜形成電極，再與防護(hù)屏等部件組裝加工而成。一般而言，ITO靶材在顯示面板全部靶材成本中的占比接近50%。太陽能光伏電池是ITO靶材未來需求的增長點(diǎn)。目前市場主要需求在異質(zhì)結(jié)電池。異質(zhì)結(jié)電池（HIT）在制備透明導(dǎo)電膜階段需要應(yīng)用ITO靶材，其生產(chǎn)成本低、轉(zhuǎn)化效率高，有助于進(jìn)一步提升對ITO的市場需求。與濺射靶材整體的情況類似，前期ITO靶材制備幾乎由日、韓壟斷，代表企業(yè)有JX金屬、三井礦業(yè)、東曹、韓國三星等，其中日礦和三井兩家?guī)缀跽紦?jù)了高端TFT-LCD市場用ITO靶材的絕大部分份額和大部分的觸控屏面板份額，中國ITO靶材供應(yīng)超一半左右依賴進(jìn)口。本土廠商生產(chǎn)的ITO靶材主要供應(yīng)中低端市場，約占國內(nèi)30%的市場份額；而高端TFT-LCD、觸控屏用ITO靶材主要依賴日、韓進(jìn)口，進(jìn)口比例約占國內(nèi)70%的市場份額。與此同時(shí)，國內(nèi)ITO濺射靶材領(lǐng)域內(nèi)部分優(yōu)勢企業(yè)正逐漸突破ITO濺射靶材的關(guān)鍵技術(shù)，已進(jìn)入到國內(nèi)下游知名企業(yè)的供應(yīng)鏈體系，從試樣、小批量生產(chǎn)到批量生產(chǎn)供應(yīng)，在ITO靶材的關(guān)鍵技術(shù)上已逐步接近或達(dá)到國外廠商的技術(shù)水平，正逐漸改變國內(nèi)高端平面顯示用ITO靶材產(chǎn)品長期依賴進(jìn)口的局面。（二）ITO靶材市場容量分析根據(jù)全球知名企業(yè)美銦企業(yè)專家會議演講中認(rèn)為，2017-2019年全球銦靶材需求量年均復(fù)合增長率會保持在5．5%，從1，356噸增長到1，680噸。中國已成為世界上最大的銦靶材需求國。根據(jù)中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會液晶分會出具的情況說明，2019年至2021年國內(nèi)ITO靶材市場容量從639噸增長到1，002噸，年復(fù)合增長率為25．22%。根據(jù)其預(yù)測，未來2-3年內(nèi)，雖然國內(nèi)平面顯示行業(yè)的固定資產(chǎn)投資增速將有所放緩，但由于平面顯示行業(yè)存量需求及太陽能光伏電池的增量需求，國內(nèi)ITO靶材市場容量仍將保持一定幅度的增長。（三）ITO靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢1、ITO靶材尺寸大型化隨著電視、PC等面板面積加速向大尺寸化邁進(jìn)，相應(yīng)的ITO玻璃基板也出現(xiàn)了明顯的大型化的趨勢，這使得對ITO靶材尺寸的要求越來越大。為滿足大面積鍍膜工藝要求，往往需使用多片或多節(jié)小尺寸靶材拼焊成大尺寸靶材，但焊縫的存在會導(dǎo)致靶材鍍膜質(zhì)量的下降。因此，研發(fā)大尺寸單片（單節(jié)）靶材，減少焊縫數(shù)量成為ITO靶材技術(shù)發(fā)展趨勢。2、ITO靶材高密度化提高靶材的密度有助于減少毒化現(xiàn)象，并降低電阻率，提高靶材的使用壽命。毒化是指濺射過程中ITO靶材表面出現(xiàn)凸起物的結(jié)瘤現(xiàn)象，毒化會導(dǎo)致靶材濺射速率降低，弧光放電頻率增加，所制備的薄膜電阻增加，透光率降低且均勻性變差，此時(shí)必須停止濺射，清理靶材表面或更換靶材。高密度ITO靶材具有較好的熱傳導(dǎo)性和較小的界面電阻，不易在濺射過程中發(fā)生熱量蓄積，可減少毒化概率。因此，高密度化成為ITO靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢。3、ITO靶材提高利用率提高靶材利用率一直是靶材制備行業(yè)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在濺射過程中，ITO平面靶材表面會形成環(huán)形磁場，并在環(huán)形表面進(jìn)行刻蝕，這使得環(huán)形區(qū)域的中心部分無法被濺射，導(dǎo)致平面靶材的利用率較低，目前ITO平面靶材的靶坯利用率一般不超過40%。ITO旋轉(zhuǎn)靶材相較平面靶材在利用率上有較大提升，旋轉(zhuǎn)靶材圍繞固定的條狀磁鐵組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得整個(gè)靶面都可以被均勻刻蝕，提高了靶材的利用率，目前ITO旋轉(zhuǎn)靶材的靶坯利用率可達(dá)70%以上。提高ITO靶材利用率有助于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，因此成為ITO靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢。平板顯示靶材應(yīng)用場景平板顯示主要包括液晶顯示（LCD）、等離子顯示（PDP）、有機(jī)發(fā)光二極管顯示（OLED）等，多由金屬電極、透明導(dǎo)電極、絕緣層、發(fā)光層組成，為了保證大面積膜層的均勻性，提高生產(chǎn)率和降低成本，濺射技術(shù)越來越多地被用來制備這些膜層。平板顯示鍍膜用濺射靶材主要品種有：鉬靶、鋁靶、鋁合金靶、鉻靶、銅靶、銅合金靶、硅靶、鈦靶、鈮靶和氧化銦錫（ITO）靶材等。若根據(jù)工藝的不同，F(xiàn)PD行業(yè)用靶材也可大致分為濺射用靶材和蒸鍍用靶材。其中濺射用靶材主要為Cu、Al、Mo和IGZO等材料。蒸鍍用靶材一般為Ag和Mg兩種金屬。Ag和Mg合金一般用于小尺寸OLED面板產(chǎn)線中的陰極制作。除此以外，Ag也可以作為頂發(fā)射OLED器件中的陽極反射層使用。薄膜晶體管液晶顯示面板TFT-LCD由大量的液晶顯示單元陣列組成（如4K分辨率的屏幕含有800多萬個(gè)顯示單元陣列），而每一個(gè)液晶顯示單元，都由一個(gè)單獨(dú)的薄膜晶體管（TFT）所控制和驅(qū)動。薄膜晶體管陣列的制作原理，是在真空條件下，利用離子束流去轟擊靶材，使固體表面的原子電離后沉積在玻璃基板上，經(jīng)過反復(fù)多次的沉積+刻蝕，一層層（一般為7－12層）地堆積制作出薄膜晶體管陣列。OLED典型結(jié)構(gòu)是在氧化銦錫（ITO）玻璃上制作一層幾十納米厚的發(fā)光材料，ITO透明電極作為器件的陽極，鉬或者合金材料作為器件的陰極。從陰陽2極分別注入電子和空穴，在一定電壓驅(qū)動下，被注入的電子和空穴分別經(jīng)過電子傳輸層和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層并復(fù)合，形成激子并使發(fā)光分子產(chǎn)生單態(tài)激子，單態(tài)激子衰減發(fā)光。濺射靶材種類和規(guī)格按材質(zhì)可分為金屬靶材（純金屬鋁、鈦、銅、鉭等）、合金靶材（鎳鉻合金、鎳鈷合金等）、陶瓷化合物靶材（氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等）。按下游終端應(yīng)用可分為半導(dǎo)體靶材、平板顯示靶材、太陽能電池靶材、記錄存儲靶材等，四大板塊約合占比97%。按形狀分類可分為長靶、方靶、圓靶和管靶。其中常見的靶材多為方靶、圓靶，均為實(shí)心靶材。近年來，空心圓管型濺射靶材由于具有較高的回收利用率，也在國內(nèi)外得到了一定推廣。在鍍膜作業(yè)中，圓環(huán)形的永磁體在靶材的表面產(chǎn)生的磁場為環(huán)形，會發(fā)生不均勻沖蝕現(xiàn)象，濺射的薄膜厚度均勻性不佳，靶材的使用效率大約只有20%～30%。目前，為了提高靶材的利用率，國內(nèi)外都在推廣可圍繞固定的條狀磁鐵組件旋轉(zhuǎn)的空心圓管型濺射靶材，此種靶材由于靶面360°都可被均勻刻蝕，因而利用率可由通常的20%～30%提高到75%～80%。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ跒R射靶材的材料和性能要求存在一定差異。如半導(dǎo)體芯片對于靶材的純度和精度要求最高，技術(shù)難度也最高，通常為圓靶；而面板則要求材料面積大、均勻性好，技術(shù)難度不如芯片但要求也很高，形狀常為長靶。濺射靶材應(yīng)用場景半導(dǎo)體芯片是對濺射靶材的成分、組織和性能要求的最高的領(lǐng)域。具體來講，半導(dǎo)體芯片的制作過程可分為硅片制造、晶圓制造和芯片封裝等三大環(huán)節(jié)，其中，在晶圓制造和芯片封裝這兩個(gè)環(huán)節(jié)中都需要用到金屬濺射靶材。靶材在晶圓制造環(huán)節(jié)主要被用作金屬濺鍍，常采用PVD工藝進(jìn)行鍍膜，通常使用純度在99．9995%（5N5）及以上的銅靶、鋁靶、鉭靶、鈦靶以及部分合金靶等；靶材在芯片封裝環(huán)節(jié)常用作貼片焊線的鍍膜，常采用高純及超高純金屬銅靶、鋁靶、鉭靶等。具體來看，半導(dǎo)體領(lǐng)域用量較多的濺射靶材主要有鉭靶、銅靶、鋁靶、鈦靶等，其中銅靶和鉭靶多配合起來使用，分別用于生成銅導(dǎo)電層和鉭阻擋層，在110nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)中大量使用；鋁靶和鈦靶則主要用于8英寸晶圓110nm以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)中導(dǎo)電層和阻擋層的制備。隨著芯片制程持續(xù)微縮，銅靶和鉭靶需求有望持續(xù)增長，而汽車芯片等仍廣泛使用成熟制程，鋁靶和鈦靶仍有大量應(yīng)用。半導(dǎo)體芯片用金屬濺射靶材的作用，就是給芯片上制作傳遞信息的金屬導(dǎo)線。具體工藝過程為，在完成濺射工藝后，使各種靶材表面的原子一層一層地沉積在半導(dǎo)體芯片的表面上，然后再通過的特殊加工工藝，將沉積在芯片表面的金屬薄膜刻蝕成納米級別的金屬線，將芯片內(nèi)部數(shù)以億計(jì)的微型晶體管相互連接起來，從而起到傳遞信號的作用。濺射靶材行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀近年來我國對濺射靶材行業(yè)重視程度不斷提升，各類政策出臺推動行業(yè)積極發(fā)展。例如2019年《十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)剛要》提出集成電路攻關(guān)方面，以重點(diǎn)裝備和高純靶材等關(guān)鍵材料為研發(fā)方向。2021年3月，財(cái)政部、海關(guān)總署等聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于支持集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)口稅收政策的通知》，明確對于國內(nèi)靶材企業(yè)進(jìn)口國內(nèi)不能生產(chǎn)、性能不滿足需求的自用生產(chǎn)性原材料及消耗品免征進(jìn)口關(guān)稅。在國內(nèi)良好的政策環(huán)境和各細(xì)分市場廣闊的市場空間下，國內(nèi)濺射靶材企業(yè)市占率提升空間大，機(jī)會逐步開啟。隨著政策利好、以及在技術(shù)創(chuàng)新推動下芯片、光伏高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求不斷釋放，我國濺射靶材行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國濺射靶材市場規(guī)模達(dá)375．8億元，同比增長9．7%。預(yù)計(jì)2022年我國濺射靶材市場規(guī)模將達(dá)到410億元。其中高性能濺射靶材市場在國家戰(zhàn)略政策支持以及下游眾多應(yīng)用領(lǐng)域需求的支撐下，行業(yè)技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品性能不斷提升，帶動市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國高性能濺射靶材市場規(guī)模由2016年的98．9億元增長至241．8億元，預(yù)計(jì)2022年市場規(guī)模將達(dá)288．1億元。ITO靶材市場容量也在不斷擴(kuò)張。有數(shù)據(jù)顯示，2019-2021年，我國ITO靶材市場容量從639噸增長到1002噸，年復(fù)合增長率為25．22%。預(yù)計(jì)2022年我國ITO靶材市場容量能達(dá)到1067噸。半導(dǎo)體行業(yè)（一）濺射靶材在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要包括集成電路設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測試三大主干環(huán)節(jié)，及EDA、IP、設(shè)備、材料、掩膜等關(guān)鍵支持環(huán)節(jié)。濺射靶材、光刻膠、硅片、光掩膜、電子特種氣體、拋光材料、濕電子化學(xué)品等材料，均是半導(dǎo)體生產(chǎn)必備的關(guān)鍵材料。其中，濺射靶材主要應(yīng)用于晶圓制造和封裝測試環(huán)節(jié)的薄膜沉積工序。（二）半導(dǎo)體行業(yè)概述半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中。半導(dǎo)體產(chǎn)品可細(xì)分為四大類：集成電路、分立器件、光電子器件和傳感器。集成電路作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心，占據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)模的八成以上，其細(xì)分領(lǐng)域包括邏輯芯片、存儲器、微處理器和模擬芯片等，被廣泛應(yīng)用于5G通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)，是絕大多數(shù)電子設(shè)備的核心組成部分，具有十分廣闊的市場空間。作為資金與技術(shù)高度密集行業(yè)，集成電路行業(yè)形成了專業(yè)分工深度細(xì)化，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)相互依存的格局。在問題突出、國際貿(mào)易局勢不確定性長期存在的背景下，半導(dǎo)體及相關(guān)支持性產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化重要性日益提升。1、半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展歷程從發(fā)展歷程來看，自誕生以來，由于產(chǎn)業(yè)鏈的細(xì)化與應(yīng)用市場需求的變化，半導(dǎo)體與集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了多次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。目前，中國大陸憑借著在智能終端方