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收藏!一文详解溅射靶材分类、行业概况及市场格局

岁月留金阁 2025-05-24【文化传承】257人已围观

简介高性能溅射靶材是典型的技术密集型行业。溅射靶材的性能影响下游客户的镀膜质量,溅射靶材的纯度、致密度和成分均匀性、晶粒等对靶材性能都有一定影响,但不同应用的材料品种和性能要求各有侧重。如平面显示靶材面积大对均匀性、绑定率要求高、半导体靶材对纯度要求高等。溅射靶材的定义及分类溅射靶材是PVD(物理气相沉...

高性能溅射靶材是典型的技术密集型行业。溅射靶材的性能影响下游客户的镀膜质量,溅射靶材的纯度、致密度和成分均匀性、晶粒等对靶材性能都有一定影响,但不同应用的材料品种和性能要求各有侧重。如平面显示靶材面积大对均匀性、绑定率要求高、半导体靶材对纯度要求高等。

溅射靶材的定义及分类

溅射靶材是PVD(物理气相沉积)领域内应用量最大的镀膜材料。溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用荷能粒子(通常是离子),在真空中经过加速聚集,而形成高速度能的粒子束流,轰击固体表面,粒子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基板表面,被轰击的固体即为溅射靶材。

溅射靶材由“靶坯”和“背板”(或背管,下同)绑定而成。

(1)靶坯是高速粒子束流轰击的目标材料,属于溅射靶材的核心部分。在溅射镀膜过程中,靶坯被离子撞击后,其表面原子被溅射飞散出来并沉积于基板上制成电子薄膜;

(2)背板主要起到固定溅射靶材的作用,涉及绑定工艺。由于靶坯强度较低,而溅射靶材需要安装在专用的机台内完成溅射过程。机台内部为高电压、高真空环境,因此,溅射靶坯需要与背板通过不同的绑定工艺进行接合,背板需要具备良好的导电、导热性能。

平面靶及旋转靶磁控溅射示意图如下:


溅射镀膜工艺可重复性好、膜厚可控制,可在大面积基板材料上获得厚度均匀的薄膜,所制备的薄膜具有纯度高、致密性好、与基板材料的结合力强等优点,各种类型的溅射靶材已得到广泛的应用。因此,市场对溅射靶材这一具有高附加值的功能材料需求逐年增加。

溅射靶材的种类较多,即使相同材质的溅射靶材也有不同的规格。按照不同的分类方法,可将溅射靶材分为不同的类别,主要分类情况如下:


(1)ITO靶材

靶材是溅射靶材中陶瓷靶材(化合物靶材)的一种,在平面显示用靶材中的价值量占比最大,一般来说,约为50%。ITO靶材就是将氧化铟和氧化锡粉末按一定比例混合后经过一系列的生产工艺加工成型,再高温气氛烧结形成的黑灰色陶瓷半导体。ITO靶材有中低端和高端之分:中低端ITO靶材有建筑玻璃镀膜靶材、发热膜和热反射膜靶材,应用包括部分传统的汽车显示屏、部分仪器仪表的显示;高端ITO靶材主要用于平面显示、半导体、太阳能光伏以及磁记录和光记录等领域,尤其用于大面积、大规格的TFT-LCD、OLED等领域,具备高密度、高纯度、高均匀性等特点。


(2)硅靶材

硅靶材属于单质非金属靶材,主要在平面显示中的触控屏、导电玻璃、盖板等领域中得到广泛应用。以触控屏为例,触控屏的结构大致可分为两部分,分别是防护屏和触控模组。其中,触控模组镀膜所用的溅射靶材主要为ITO、硅、钼、铝等,采用硅靶材反应溅射形成的二氧化硅膜则主要起增加玻璃与ITO膜的附着力和平整性、表面钝化和保护等作用。硅靶材主要采用热喷涂工艺进行制作。


(3)钼靶材

钼靶材属于金属靶材的一种。由于钼相对于铬在环境保护方面更为友好,且其比抗阻和膜应力仅为铬的50%,性能更优良,目前已经取代铬成为平面显示行业电极和配线材料的首选。


由于平面显示行业内对于溅射镀膜工艺的要求较高,实际使用中的溅射靶材往往只能利用其表面的部分靶坯,剩余部分仍有较高的回收价值,靶坯及其承载物统称为“残靶”。以ITO靶材为例,ITO平面靶材目前的靶坯利用率一般不超过40%;ITO旋转靶材的靶坯利用率可达到70%以上。出于简化管理、降低成本的目的,一般面板厂商等下游客户会与供应商商定在靶材溅射完毕后由靶材供应商免费回收该等残靶,由供应商自行处理,回收部分的价值在溅射靶材定价过程中予以考虑。

工艺流程图

1、ITO靶材


2、硅靶材


3、钼靶材


溅射靶材整体行业概况

靶材是溅射薄膜制备的源头材料,又称溅射靶材,特别是高性能溅射靶材应用于电子元器件制造的物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition,PVD)工艺,是制备半导体晶圆、显示面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。

溅射工艺最早起源于国外。起初溅射过程具有工作气压高、溅射基体温升高、溅射沉积速率低等缺点,不满足工业化生产的条件。自20世纪80年代以来,随着辅助电极、磁控溅射、脉冲电源等新技术的应用,溅射工艺优势逐步显现,应用范围不断拓宽。目前溅射工艺已广泛应用于各种薄膜材料的工业化制备,是目前主流的镀膜方法。

在行业发展初期,溅射靶材及配套镀膜设备均为国外厂商提供。由于国外溅射靶材厂商与设备厂商具有长期配套磨合的经验,靶材在使用过程中的溅射效果能够充分满足下游客户的需求,具有较强的先发优势及竞争优势。因此,全球溅射靶材的研发及生产主要集中于美国、日本及德国等国家的少数公司,产业集中度较高。经过几十年的技术积淀,这些国外厂商凭借其雄厚的技术力量、精细的生产控制和过硬的产品质量居于全球高端溅射靶材市场的主导地位。

受到发展历史及技术限制的影响,我国溅射靶材行业起步较晚,目前多数溅射靶材企业产品仍主要应用于下游的中低端产品,高端溅射靶材产品则多为国外进口。2017年全球溅射靶材市场中主要的四家企业JX金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯,合计垄断了全球80%的市场份额。

近年来,随着平面显示、半导体等制造产业产能向国内不断转移,国内溅射靶材需求已占到全球需求的30%以上,随着包括疫情在内的周边和国际环境的变化,实现国内重点行业关键设备核心材料的自主可控具有必要性。

受益于国家从战略高度持续地支持电子材料行业的发展及应用推广,我国国内开始出现少量专业从事高性能溅射靶材研发和生产的企业,并成功开发出一批能适应高端应用领域的溅射靶材,为高性能溅射靶材的大规模产业化生产提供了良好的研发基础和市场化条件。



溅射靶材全球市场容量分析

溅射技术作为薄膜材料制备的主流工艺,其应用领域广泛,如平面显示、集成电路半导体、太阳能电池、信息存储、工具改性、光学镀膜、电子器件、高档装饰用品等行业。20世纪90年代以来,随着消费电子等终端应用市场的高速发展,高性能溅射靶材的市场规模日益扩大,呈现高速增长的势头。据西南证券统计及预测,2013-2020年,全球溅射靶材市场规模将从75.6亿美元上升至195.63亿美元,年复合增速为14.42%。预计2021年全球溅射靶材市场规模将达213亿美元。主要增长点包括平面显示、集成电路半导体、太阳能电池以及记录媒体等领域。

溅射靶材国内市场容量分析

我国高性能溅射靶材行业在国家战略政策支持以及下游众多应用领域需求的支撑下,行业技术不断突破,产品性能不断提升,带动高性能溅射靶材市场规模不断扩大。按销售额统计,2014年至2019年,中国高性能溅射靶材市场规模由68.2亿元增长至165.2亿元,年复合增长率为19.4%。未来五年,受益于平面显示行业产能不断扩建以及全球半导体集成电路产业加速向国内转移、晶圆厂产能不断释放等因素,下游应用市场对高性能溅射靶材需求量将不断增加,高性能溅射靶材市场空间逐渐扩大,中国高性能靶材行业市场规模在2023年有望达到339.5亿元,2019年-2023年期间将保持19.7%的年复合增长率。


(1)ITO靶材市场概况

ITO靶材有中低端和高端之分:中低端ITO靶材有建筑玻璃镀膜靶材、发热膜和热反射膜靶材,应用包括部分传统的汽车显示屏、部分仪器仪表的显示;高端ITO靶材主要用于平面显示、集成电路半导体、太阳能光伏以及磁记录和光记录等领域,尤其用于大面积、大规格的TFT-LCD、OLED等领域,具备高密度、高纯度、高均匀性等特点。

平面显示面板生产是ITO靶材当前的主要需求领域。在平面显示面板的生产工艺中,玻璃基板要经过多次溅射镀膜形成ITO玻璃,加工组装用于生产LCD面板、OLED面板等。触控屏(TP)的生产,则还需将ITO玻璃进行加工处理、经过镀膜形成电极,再与防护屏等部件组装加工而成。一般而言,ITO靶材在显示面板全部靶材成本中的占比接近50%。

太阳能光伏电池是ITO靶材未来需求的增长点。目前市场主要需求在异质结电池。异质结电池(HIT)在制备透明导电膜阶段需要应用ITO靶材,其生产成本低、转化效率高,有助于进一步提升对ITO的市场需求。

与溅射靶材整体的情况类似,前期ITO靶材制备几乎由日、韩垄断,代表企业有JX金属、三井矿业、东曹、韩国三星等,其中日矿和三井两家几乎占据了高端TFT-LCD市场用ITO靶材的绝大部分份额和大部分的触控屏面板份额,中国ITO靶材供应超一半左右依赖进口。本土厂商生产的ITO靶材主要供应中低端市场,约占国内30%的市场份额;而高端TFT-LCD、触控屏用ITO靶材主要依赖日、韩进口,进口比例约占国内70%的市场份额。

与此同时,国内ITO溅射靶材领域内部分优势企业正逐渐突破ITO溅射靶材的关键技术,已进入到国内下游知名企业的供应链体系,从试样、小批量生产到批量生产供应,在ITO靶材的关键技术上已逐步接近或达到国外厂商的技术水平,正逐渐改变国内高端平面显示用ITO靶材产品长期依赖进口的局面。

(2)ITO靶材市场容量分析

根据全球知名企业美铟公司专家会议演讲中认为,2017-2019年全球铟靶材需求量年均复合增长率会保持在5.5%,从1,356吨增长到1,680吨。中国已成为世界上最大的铟靶材需求国。

根据中国光学光电子行业协会液晶分会出具的情况说明,2019年至2021年国内ITO靶材市场容量从639吨增长到1,002吨,年复合增长率为25.22%。根据其预测,未来2-3年内,虽然国内平面显示行业的固定资产投资增速将有所放缓,但由于平面显示行业存量需求及太阳能光伏电池的增量需求,国内ITO靶材市场容量仍将保持一定幅度的增长,具体情况如下:


(3)ITO靶材的技术发展趋势

①尺寸大型化

随着电视、PC等面板面积加速向大尺寸化迈进,相应的ITO玻璃基板也出现了明显的大型化的趋势,这使得对ITO靶材尺寸的要求越来越大。为满足大面积镀膜工艺要求,往往需使用多片或多节小尺寸靶材拼焊成大尺寸靶材,但焊缝的存在会导致靶材镀膜质量的下降。因此,研发大尺寸单片(单节)靶材,减少焊缝数量成为ITO靶材技术发展趋势。

②高密度化

提高靶材的密度有助于减少毒化现象,并降低电阻率,提高靶材的使用寿命。毒化是指溅射过程中ITO靶材表面出现凸起物的结瘤现象,毒化会导致靶材溅射速率降低,弧光放电频率增加,所制备的薄膜电阻增加,透光率降低且均匀性变差,此时必须停止溅射,清理靶材表面或更换靶材。高密度ITO靶材具有较好的热传导性和较小的界面电阻,不易在溅射过程中发生热量蓄积,可减少毒化概率。因此,高密度化成为ITO靶材的技术发展趋势。

③提高利用率

提高靶材利用率一直是靶材制备行业研究的热点和难点。在溅射过程中,ITO平面靶材表面会形成环形磁场,并在环形表面进行刻蚀,这使得环形区域的中心部分无法被溅射,导致平面靶材的利用率较低,目前ITO平面靶材的靶坯利用率一般不超过40%。ITO旋转靶材相较平面靶材在利用率上有较大提升,旋转靶材围绕固定的条状磁铁组件进行旋转,使得整个靶面都可以被均匀刻蚀,提高了靶材的利用率,目前ITO旋转靶材的靶坯利用率可达70%以上。提高ITO靶材利用率有助于提高生产效率,降低生产成本,因此成为ITO靶材的技术发展趋势。

溅射靶材的下游主要市场应用分析

溅射靶材的主要市场应用如下:


溅射靶材是平面显示、太阳能电池、半导体等领域生产所需的关键材料,具有较高附加值和良好的市场发展前景,其在不同领域的具体应用情况及未来发展趋势如下:

(1)平面显示行业

1)溅射靶材在平面显示行业中的应用

①溅射靶材在平面显示行业的具体应用环节

目前主流的LCD、OLED显示技术需使用高性能的溅射靶材制备各类功能薄膜,以实现最终产品的各项性能要求。平面显示用溅射靶材种类十分丰富,包括但不限于ITO靶材、IGZO靶材、钼靶材、硅靶材、铝及铝合金靶材、铜及铜合金靶材、铬靶材、钛靶材、铌靶材等,部分产品的应用情况如下表所示:


平面显示行业镀膜工艺的具体环节示意图如下:


平面显示领域,溅射靶材主要应用于ITO玻璃/彩色滤光片镀膜和触控屏面板镀膜两个核心环节。其中,ITO玻璃/彩色滤光片镀膜的生产工艺中,玻璃基板需通过溅射镀膜形成ITO玻璃或彩色滤光片,并经其他加工组装流程形成显示面板。触控屏的生产需进一步将ITO玻璃进行加工处理、经过溅射镀膜形成电极,再与防护屏等部件进行组装。

②平面显示用溅射靶材市场的现状及未来发展趋势


全球平面显示靶材市场受显示面板出货面积稳步增长带动保持持续平稳增长。根据中信证券预计,全球平面显示靶材市场规模将由2018年的476亿元增至2024年的549亿元,年复合增长率2.41%。

国内平面显示靶材市场受全球显示面板出货面积增长和平面显示产业转移、平面显示材料国产化等趋势带动保持持续快速增长的态势,市场前景可期。根据中信证券预测,国内平面显示靶材市场规模将由2018年的101亿元增至2024年的291亿元,年复合增长率19.29%。

2)平面显示行业概述

自20世纪20年代CRT技术作为第一代显示技术商业化应用后,平面显示技术经历了多轮迭代,形成了目前常见的LCD和OLED技术。LCD技术与OLED技术的主要区别在于发光原理不同,LCD是一种依赖于背光的显示技术,LED模组作为背光源产生光,再通过液晶面板上信号与电压的改变来控制液晶分子的转动方向,从而控制每个像素点偏振光射出与否并实现显示;OLED面板则具有自身发光的特点,通过控制OLED子像素的亮度即可发出不同颜色的光,无需单独外加背光源。目前,LCD显示屏占据着消费电子、工业、汽车等绝大部分应用市场,而OLED显示屏作为第三代显示技术,具有轻薄、无污点、可视角范围广、柔性强等优势,在未来全面屏、柔性显示等趋势下具有广泛的应用。

①平面显示行业发展历程

由于平面显示技术、全球经济形势、电子产品市场多方面因素变化的影响,全球平面显示产业出现了多次国际性产业转移,具体情况如下:


经过上述国际产业转移后,目前全球平面显示产业生产基地主要集中在日、韩、中国台湾和中国大陆。其中,日、韩和中国台湾的平面显示产业发展比较成熟,形成了以夏普、LG、三星、群创、友达为代表的多家知名企业。中国大陆近十年来快速追赶,逐渐成为全球平面显示产业布局的中心,京东方、华星光电、惠科集团等国内头部企业已在全球竞争中拥有相当的市场影响力。

伴随国内企业在全球市场逐步掌握话语权,其对平面显示产业链上游供应链的稳定性需求相应提升,尤其近年来国际贸易环境发生变化的背景下,平面显示产业对关键原材料自主可控的国产化需求日益迫切。

②平面显示行业发展现状及未来发展趋势

显示面板是手机、电视、平板电脑、笔记本电脑、安防监控设备、车载显示屏等设备必不可少的组成部件,是平面显示行业的主要构成。随着下游应用领域的不断拓展与市场需求的持续增加,全球平面显示市场呈现出了良好的发展态势,带动了平面显示行业的持续发展。


根据FrostSullivan统计,全球显示面板出货面积从2012年的1.4亿平方米增长至2019年的2.3亿平方米,年均复合增长率达到7.7%。未来,全球显示面板市场将由高速发展状态逐步向稳健增长状态转变,至2024年出货面积达到2.7亿平方米,年均复合增长率为3.3%。

显示面板市场的现状及未来发展趋势

TFT-LCD显示面板依靠其具有的工作电压低、功耗小、分辨率高、抗干扰性好、应用范围广等一系列优点,占据了全球显示面板的主要市场份额,广泛应于笔记本电脑、桌面显示器、电视、通信设备等大屏幕显示领域,持续推动LCD显示面板市场的增长。


全球市场方面,2019年全球LCD显示面板产量为2.2亿平方米,较2018年增长4.8%。根据FrostSullivan预测,至2024年全球产量预计将稳步上升至2.5亿平方米,自2020年的年均复合增长率为1.9%。

国内市场方面,受国际产业转移带动,2012年-2019年我国已逐步成为全球LCD显示面板的主要生产基地。根据FrostSullivan统计,我国LCD面板产量自2012年的1,110万平方米增长至2019年的8,350万平方米,占全球市场产量的比重由8.1%增加至37.2%,年均复合增长率达到33.4%。未来,我国LCD面板生产能力还将稳步提升,预计至2024年在全球市场的产量占比将达到44.2%。因此,LCD显示面板产量规模有望在未来几年继续保持增长趋势,从而为整体平面显示行业的持续增长打下基础。

显示面板市场的现状及未来发展趋势

随着显示技术的发展与用户需求的提升,OLED显示技术在可穿戴设备、曲面屏手机、VR设备等新兴电子消费品的商业化程度不断提高,为平面显示行业注入了新的发展动力。


全球市场方面,根据FrostSullivan统计,全球OLED显示面板产量从2012年的140.0万平方米快速增长至2019年的850.0万平方米,年均复合增长率达到29.4%。未来新兴电子设备的商业化发展将持续驱动OLED显示技术的渗透,预计全球OLED显示面板产量将从2020年的1,070.0万平方米增长至2024年的2,190.0万平方米,年均复合增长率为19.6%。

国内市场方面,我国在OLED领域的起步较晚,受制于行业较高的技术壁垒,早期在OLED领域的发展较为缓慢。然而,近年来,随着我国在显示与集成电路领域的投入不断加大,我国OLED产能已呈现出快速增长的态势。根据FrostSullivan统计,2019年我国OLED面板产量为81.0万平方米,占全球产量的9.5%,预计至2024年,产量将增加至520.0万平方米,占全球市场的比重将上升至23.7%,年均复合增长率达到45.0%。

(2)太阳能电池行业

1)溅射靶材在太阳能电池行业的应用

溅射靶材主要应用于薄膜太阳能电池的背电极环节以及异质结电池的导体层。薄膜太阳能电池由于自身特点目前未成为市场主流的技术路线,对靶材的整体需求影响相对有限;而异质结电池因其具备能量转化高、成本降低空间大等两项核心优势,被广泛认为是下一代主流电池片技术。异质结电池的透明导电膜(TCO)沉积工序需大量使用溅射靶材沉积形成TCO透明金属氧化物导电膜(主要为75-80nm厚的ITO氧化铟锡膜),未来受异质结电池产能快速扩张的带动,太阳能电池用靶材,尤其是ITO靶材的需求将有望进一步增长。2)太阳能电池行业概述

随着经济社会的发展,全球能源需求持续增长,能源资源和环境问题日益突出,加快开发利用可再生能源已成为应对日益严峻的能源环境问题的必由之路。光伏是太阳能光伏发电系统(photovoltaicpowersystem)的简称,是一种利用半导体材料的光生伏特效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。光伏产业的价值得到了众多国家的普遍认可,是未来全球先进产业竞争的制高点。

光伏产业链分为硅料、硅片、太阳能电池、组件、光伏发电系统五个环节,其中太阳能电池是光伏行业的重要组成部分。随着前沿的下一代晶体硅电池技术——异质结电池技术的逐步成熟,异质结电池市场规模有望快速扩大,其在生产过程中需应用溅射靶材,是未来太阳能电池领域用溅射靶材市场需求的主要增长点。

①太阳能电池行业发展历程

太阳能电池作为光伏产业链的重要环节,其发展历程与光伏产业密切相关。全球光伏发电大规模商业应用可追溯到2004年德国率先推出光伏激励政策。全球光伏产业经过了十余年启动、调整、酝酿后在2015年进入稳定发展阶段,标志性指标为各国光伏发电逐步实现平价上网,行业从过去的补贴思维逆转为市场化盈利思维,光伏行业因而持续保持稳定增长。

我国光伏产业起步略晚但发展迅速,经过多年发展,我国光伏产业链完整、制造能力和市场占比全球领先,2013年-2020年,我国光伏新增装机容量连续8年位居世界第一,已成为全球最重要的光伏应用市场之一。

②太阳能电池行业发展现状及未来发展趋势

A.太阳能电池的主要技术路线

太阳能电池是实现光能向电能转化的关键环节。根据所用材料的不同,太阳能电池可分为三大类:第一类为晶体硅太阳能电池,包括单晶硅和多晶硅,其研发及市场应用较为深入,光电转化效率高,占据了目前电池片主要市场份额;第二类为薄膜太阳能电池,包括硅基薄膜、化合物类以及有机类,但由于原材料稀缺或含毒性、转换效率低、稳定性差等缺点,市场应用较少;第三类为新型太阳能电池,新型太阳能电池以价格昂贵的稀土为原料且主要用于航空航天领域,现阶段暂不在市场推广之列。

为进一步提高光电转换效率和降低制造成本,主流太阳能电池技术——晶体硅电池的新兴技术不断涌现,发展前景广阔。根据硅衬底不同,晶体硅电池分为P型电池和N型电池。P型电池的PERC技术是当前晶体硅电池的主流技术,N型技术是下一代晶体硅电池技术,具有制程短、转换效率高、抗衰减、温度系数低等特点,有利于提高光伏发电量、降低发电成本。

N型技术中,异质结(HJT)技术是一种将薄膜电池技术和晶体硅电池技术结合发展起来的一种高效电池技术,与同质结相比有更宽的禁带宽度和电池效率提升潜力,性能优势明显,是公认的未来主流发展方向。异质结电池生产需大量应用溅射靶材,是未来太阳能电池领域溅射靶材市场需求的主要增长点。

B.太阳能电池市场的现状及未来发展趋势

a.光伏行业现状及未来发展趋势

虽然光伏等新能源产业总体保持了快速发展态势,但传统石化能源占能源总体消耗量的比例仍然较高,全球生态环境问题形势依旧严峻。根据国际可再生能源署(IRENA)发布的有关报告,可再生能源占一次能源总供应量的份额必须从2017年的约14%增长到2050年的约65%,太阳能光伏将引领全球电力行业的转型。未来光伏产业的市场空间仍十分广阔。

b.异质结电池市场

随着异质结电池的量产工艺在近年来逐步成熟,国内外企业均大量布局GW级别异质结电池生产线。根据中信证券不完全统计,截至2021年8月,全球异质结电池的规划产能已经超过120GW,随着设备、关键材料的进一步降本和工艺提升,预计异质结电池量产节奏将进一步加快,从而进一步推动太阳能电池用溅射靶材行业的增长。

(3)半导体行业

1)溅射靶材在半导体行业的应用

集成电路产业链主要包括集成电路设计、晶圆制造和封装测试三大主干环节,及EDA、IP、设备、材料、掩膜等关键支持环节。溅射靶材、光刻胶、硅片、光掩膜、电子特种气体、抛光材料、湿电子化学品等材料,均是半导体生产必备的关键材料。其中,溅射靶材主要应用于晶圆制造和封装测试环节的薄膜沉积工序。各类半导体溅射靶材的具体应用情况如下表所示:


2)半导体行业概述

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,被广泛应用于各种电子产品中。半导体产品可细分为四大类:集成电路、分立器件、光电子器件和传感器。集成电路作为半导体产业的核心,占据半导体行业规模的八成以上,其细分领域包括逻辑芯片、存储器、微处理器和模拟芯片等,被广泛应用于5G通信、计算机、消费电子、网络通信、汽车电子、物联网等产业,是绝大多数电子设备的核心组成部分,具有十分广阔的市场空间。

作为资金与技术高度密集行业,集成电路行业形成了专业分工深度细化,产业链各环节企业相互依存的格局。在卡脖子问题突出、国际贸易局势不确定性长期存在的背景下,半导体及相关支持性产业的国产化重要性日益提升。

①半导体行业发展历程

从发展历程来看,自诞生以来,由于产业链的细化与应用市场需求的变化,半导体与集成电路产业已经经历了多次产业转移。目前,中国大陆凭借着在智能终端方面的生产能力与庞大的消费市场,正逐步承接半导体与集成电路产业的第三次转移。

②半导体行业发展现状及未来发展趋势

全球半导体行业方面,伴随全球信息化、网络化和知识经济的迅速发展,特别是在以物联网、人工智能、汽车电子、智能手机、智能穿戴、云计算、大数据和安防电子等为主的新兴应用领域强劲需求的带动下,全球半导体产业收入将保持持续增长。2018年全球半导体行业收入为4,761.51亿美元,2019年受全球宏观经济低迷影响,半导体行业景气度有所下降,收入同比下降11.97%,为4,191.48亿美元,预计2021年半导体行业开始复苏,2024年预计全球半导体行业收入将达到5,727.88亿美元。

国内半导体行业方面,在半导体和集成电路行业快速发展的同时,我国集成电路产品的自给率仍然偏低。2015年,国务院在《中国制造2025》计划中提出了“到2025年,70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障”的战略目标,在该目标的指引下,我国集成电路产业逐步开始了国产化的进程,这也为国内的集成电路及集成电路产业链相关企业提供了实现跨越式发展的机遇。

随着国内新晶圆厂的投产,新晶圆厂从建立到生产的周期大概为2年,未来几年将是中国大陆半导体和集成电路产业的快速发展期。半导体产业的快速发展,将进一步推动国内高性能溅射靶材行业的高速增长。

(4)溅射靶材在其他行业的应用

溅射靶材在记录媒体领域、建筑节能玻璃、汽车镀膜玻璃也存在广泛应用,具体情况如下:

1)记录媒体

记录媒体领域,光记录媒体与磁记录媒体均需要采用溅射镀膜工艺进行镀膜。光记录媒体以光盘为代表,磁记录媒体包括机械硬盘、磁带等,其中机械硬盘记录媒体市场中的占比最高。随着云计算、大数据、物联网、人工智能等市场规模不断扩大,数据量呈现几何级增长,数据中心固定投资不断增加。据国际数据公司(IDC)预测,全球数据总量预计2020年达到44ZB,我国数据量将达到8,060EB,占全球数据总量的18%。机械硬盘容量大、价格低、写入次数不限、数据恢复简单,在服务器、数据中心等领域的优势无可替代,因而数据爆发式增长将为记录媒体用溅射靶材带来巨大的需求空间。

2)建筑节能

建筑节能领域,溅射靶材主要用于低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃),Low-E玻璃是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品,该产品对可见光有较高的透射率,对红外线(尤其是中远红外)有较高的反射率,具有良好的隔热性能,能达到控制阳光、节约能源、热量控制调节及改善环境的作用,是目前全球主要的建筑节能玻璃。

3)汽车镀膜玻璃

汽车镀膜玻璃领域,溅射靶材主要用于汽车前风窗玻璃,汽车镀膜玻璃是采用溅射镀膜技术,在玻璃内表层镀上多层纳米级的金属膜,使太阳光的红外线有效的被反射,阻隔热能进入车体内,降低空调负荷,同时维持良好的透光性,保持视野的清晰,较好的解决了贴膜玻璃存在的缺陷。在欧美等发达国家,镀膜玻璃已作为中高档轿车的标准配置,随着我国人民生活水平的提高,汽车镀膜玻璃已得到越来越多汽车制造商和消费者的青睐。

行业竞争格局及市场化程度

1、溅射靶材行业竞争格局及市场化程度

全球范围内,高性能溅射靶材产业链各环节参与企业数量基本呈金字塔型分布,金字塔尖高纯金属供给及高性能溅射靶材制造环节产业集中度高、技术门槛高、设备投资大,具有规模化生产能力的企业数量相对较少,以霍尼韦尔(美国)、JX金属(日本)、东曹(日本)等跨国集团为代表的溅射靶材生产商较早涉足该领域,并在掌握先进技术以后实施垄断和封锁,主导着技术革新和产业发展。2017年,JX金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯,合计垄断了全球约80%的市场份额。另外,三井矿业、住友化学、爱发科、世泰科、攀时等资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富的跨国公司在各自的优势靶材领域占据了较强势的市场地位。

从国内市场来看,我国虽有丰富的上游原材料,但高性能溅射靶材行业起步较晚。受到技术、资金和人才的限制,国内高性能溅射靶材市场尚处于发展初期,具有规模化生产能力和较强研发能力的厂商数量仍然偏少,多数国内厂商还处于企业规模较小、技术水平偏低的状态,国际厂商仍在国内溅射靶材市场占有较高份额。

但伴随全球分工及产业链转移,国内厂商正处于对国际厂商的加速替代过程中,已有如江丰电子、阿石创、有研新材、隆华科技、先导薄膜、欧莱新材以及映日科技等公司掌握了高性能溅射靶材研发及生产环节的相关技术并可以进行批量生产,成功进入国内外知名平面显示、半导体等下游制造企业的供应链环节,上述厂商上升势头较快,对国际厂商在国内的市场份额形成了一定的进口替代,保障了国内重点行业上游关键原材料的自主可控及供应安全。

2、平面显示行业用溅射靶材的市场竞争格局

平面显示行业用溅射靶材主要有ITO靶材、钼靶材、铝靶材、铜靶材等。其中ITO靶材为平面显示用靶材中价值最高的。

从国内行业竞争情况看,日韩企业占据了国内市场的主导地位。其中,在ITO靶材方面,前期三井矿业、JX金属、三星康宁等占据了较大的国内市场份额。目前,国内企业隆华科技、先导薄膜以及映日科技等技术优势企业正逐步占据了部分国内的市场份额,形成了进口替代。

随着我国靶材生产厂商技术的不断革新与进步以及国家对于面板制造商靶材国产化率不断提出新要求,我国平面显示用高性能溅射靶材的进口依赖会逐步降低。

行业的技术水平

溅射靶材是各类薄膜材料的关键材料,应用领域广泛,种类繁多,其纯度、密度、品质等对最终的电子器件的质量和性能起着至关重要的作用。目前高端溅射靶材产品纯度一般在99.99%-99.9999%(即4N-6N),其质量对膜层性能有很大的影响,同时会影响到镀膜的生产效率和成本。溅射靶材的研发涉及到电性、磁性、热性、反射率及颜色外观等多个技术特性。

此外,溅射靶材生产企业必须针对客户的各种需求,针对不同靶材应用不同的工艺及材质,譬如金属靶材需使用塑性加工、热处理等技术;陶瓷靶材需要使用到粉体处理、烧结等技术;部分特殊合金由于成份均匀性的要求更须使用到复合粉体制备技术,其目的即在控制材料微结构,譬如晶粒尺寸、密度、结构的控制等,以达到客户的产品要求。

技术发展趋势

溅射靶材的技术发展趋势与下游应用产业的薄膜技术发展趋势息息相关。溅射靶材行业的技术发展主要取决于先进薄膜材料、先进的薄膜沉积制备技术和薄膜结构的控制以及对薄膜物理、化学行为相关的表面科学技术的深入研究。目前,对薄膜材料的制备技术的研究正向多种类、高性能、新工艺、新装备等方面发展;薄膜材料的研究正在向分子层次、原子层次、纳米尺度、介观结构等方向深入;对溅射靶材的研究朝着多元化、高纯度、大型化、高溅射速率、高利用率等方向进行。

以下为市场价格变化情况:

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