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靶材行業(yè)分析報告:行業(yè)壁壘、應(yīng)用細(xì)分、產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)公司深度梳理

2023-04-07 11:31 作者:行業(yè)研究君  | 我要投稿

20世紀(jì)90年代以來靶材已蓬勃發(fā)展成為一個專業(yè)化產(chǎn)業(yè),中國及亞太地區(qū)靶材的需求占有世界70%以上的市場份額。大量不同的沉積技術(shù)用來沉積生長各種薄膜,靶材是制作薄膜的關(guān)鍵,品質(zhì)的好壞對薄膜的意義重大。目前高端品質(zhì)靶材主要由:日本,德國和美國生產(chǎn),我國靶材產(chǎn)業(yè)起步較晚,在產(chǎn)品質(zhì)量與精細(xì)標(biāo)準(zhǔn)上與國外有不少的差距,國內(nèi)也對靶材也積極投入了大量鉆研與開發(fā),經(jīng)過這幾年的發(fā)展涌現(xiàn)出了一批在靶材行業(yè)優(yōu)秀的公司,未來有望推動靶材行業(yè)國產(chǎn)化發(fā)展。

本文將從靶材的概念切入,了解靶材的工作原理及分類,并對靶材行業(yè)的現(xiàn)狀、壁壘、產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)公司以及下游各應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行詳細(xì)梳理,希望對大家了解靶材行業(yè)有所啟發(fā)。

01

行業(yè)概述


1、概念

靶材是用物理氣相沉積(PVD)技術(shù)沉積薄膜需要用到的原材料。PVD分為濺射法和蒸鍍法。

濺射法是利用離子源產(chǎn)生的離子,在真空中加速聚集成高速離子流,轟擊固體表面,離子和固體表面的原子發(fā)生動能交換,使固體表面的原子離開靶材并沉積在基材表面,從而形成納米(或微米)薄膜。被轟擊的固體是PVD沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。靶材質(zhì)量的好壞對薄膜的性能起著至關(guān)重要的決定作用。

真空蒸發(fā)鍍膜是指在真空條件下,利用膜材加熱裝置(稱為蒸發(fā)源)的熱能,通過加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在基板材料表面的一種沉積技術(shù)。被蒸發(fā)的物質(zhì)是用真空蒸發(fā)鍍膜法沉積薄膜材料的原材料,稱之為蒸鍍材料。真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)具有簡單便利、操作方便、成膜速度快等特點,主要應(yīng)用于小尺寸基板材料的鍍膜。

2、分類

濺射靶材種類多樣,下游應(yīng)用廣泛。從分類上來看,濺射靶材主要按形狀、化學(xué)成分、應(yīng)用領(lǐng)域這三個標(biāo)準(zhǔn)分類。形狀分類中,主要分為長靶、方靶、圓靶。化學(xué)成分分類中,主要分為金屬靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材;應(yīng)用領(lǐng)域分類中,主要分為半導(dǎo)體芯片靶材、平面顯示器靶材、太陽能電池靶材、信息存儲靶材、工具改性靶材、電子器件靶材等。從應(yīng)用場景來看,濺射靶材主要應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片、平面顯示器、太陽能電池、信息存儲、工具改性、電子器件等領(lǐng)域。其中半導(dǎo)體芯片、平板顯示器和光伏電池領(lǐng)域?qū)τ诎胁募兌?、穩(wěn)定性要求非常高,主要采用高純靶材。半導(dǎo)體芯片對靶材的要求最高,一般要求靶材純度在99.9995%(5N5)以上,平板顯示器要求靶材純度一般在99.999%(5N)級別,光伏電池要求靶材純度一般在99.99%(4N)以上。

02

行業(yè)現(xiàn)狀


1、國內(nèi)外靶材市場規(guī)模不斷擴大

自2016年以來,全球靶材市場規(guī)模從113億美元上升至196億美元,年增長率基本保持在15%左右。中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示,2021年靶材市場規(guī)模增長率有所放緩,大約在8%左右,市場規(guī)模將達(dá)到213億美元。中國靶材市場規(guī)模同樣保持快速增長。2016-2020年,中國靶材市場規(guī)模從177億元增長至337億元,增長率基本保持在17%左右。

2、美日公司掌控全球靶材市場

靶材市場集中度高,主要被世界巨頭壟斷。由于濺射鍍膜工藝起源于國外,國外靶材公司相較于國內(nèi)擁有更長時間的成長歷史和技術(shù)積淀,在靶材市場處于主導(dǎo)地位,目前,全球濺射靶材市場主要有四家企業(yè),分別是JX日礦金屬、霍尼韋爾東曹普萊克斯,市場份額分別為30%、20%、20%和10%,合計壟斷了全球80%的市場份額。其中美日跨國集團產(chǎn)業(yè)鏈完整,囊括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應(yīng)用各個環(huán)節(jié),具備規(guī)?;a(chǎn)能力,在掌握先進(jìn)技術(shù)以后實施壟斷和封鎖,主導(dǎo)著技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,在中高端半導(dǎo)體濺射靶材領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。

3、國內(nèi)市場起步較晚,少數(shù)廠商突破技術(shù)門檻

資金、技術(shù)、人才等客觀條件的限制,給國內(nèi)高純?yōu)R射靶材產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了很大的阻礙。目前,國內(nèi)多數(shù)廠商仍存在技術(shù)水平低、企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)布局分散的問題。國內(nèi)濺射靶材也主要應(yīng)用于中低端產(chǎn)品,市場處于開拓初期。國內(nèi)企業(yè)雖然處于國產(chǎn)替代初期,但頭部廠商成長迅速,如江豐電子、隆華科技、阿石創(chuàng)、有研新材等公司掌握了濺射靶材生產(chǎn)的核心技術(shù),國產(chǎn)鋁、銅、鉬等靶材逐漸嶄露頭角,填補了國內(nèi)在濺射靶材領(lǐng)域的空白,在下游各領(lǐng)域打開了一定市場。

4、政策推動靶材國產(chǎn)化

國家政策推進(jìn)靶材發(fā)展,推動靶材國產(chǎn)化。近年來,國家不斷出臺新的政策法規(guī),來推動靶材行業(yè)國產(chǎn)化的發(fā)展,特別是集成電路產(chǎn)業(yè)的靶材國產(chǎn)化。2021年頒布的《“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中,重點提到了集成電路攻關(guān)方面,高純靶材為重點攻關(guān)方向之一,國家政策的大力扶持進(jìn)一步助力靶材產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)替代發(fā)展。

03

行業(yè)壁壘


擁有技術(shù)、客戶、資金、人才壁壘,行業(yè)護(hù)城河明顯。

1、技術(shù)壁壘

高純?yōu)R射靶材屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),對生產(chǎn)技術(shù)、機器設(shè)備、工藝流程和工作環(huán)境都提出了非常嚴(yán)格的要求。長期以來,以美國、日本為代表的濺射靶材生產(chǎn)商在掌握核心技術(shù)以后,執(zhí)行非常嚴(yán)格的保密和專利授權(quán)措施,這對新進(jìn)入行業(yè)的企業(yè)設(shè)定了較高的技術(shù)門檻,尤其對于新產(chǎn)品開發(fā)來說,不僅開發(fā)周期較長,而且技術(shù)要求高,這就為濺射靶材生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)能力、技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。

2、資金壁壘

高純?yōu)R射靶材研發(fā)及生產(chǎn)的特點為投入高、周期長。產(chǎn)品從研究開發(fā)、性能檢測到最終產(chǎn)品的銷售,需要投入大量的資金和時間,建造現(xiàn)代化的生產(chǎn)廠房和試驗室,引進(jìn)先進(jìn)的研發(fā)生產(chǎn)設(shè)備和精密的檢驗測量儀器。隨著靶材下游應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)迭代速度加快,尤其是終端電子消費品的市場競爭加劇,生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格,高純?yōu)R射靶材生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)等方面需持續(xù)投入資金保持市場競爭力,因而資金門檻亦持續(xù)提升。

3、客戶認(rèn)證壁壘

高純?yōu)R射靶材技術(shù)含量高,其產(chǎn)品質(zhì)量、性能指標(biāo)直接決定了終端產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定性,屬于客戶的關(guān)鍵材料。下游客戶對濺射靶材供應(yīng)商的認(rèn)證過程主要包括供應(yīng)商初評、產(chǎn)品報價、樣品檢測、小批量試用、穩(wěn)定性檢測、批量生產(chǎn)等階段,過程較為苛刻。供應(yīng)商從新產(chǎn)品開發(fā)到實現(xiàn)批量供貨的周期較長。同時新進(jìn)入者需在技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量、后續(xù)服務(wù)和供應(yīng)價格等方面顯著超過原有供應(yīng)商,才有獲取業(yè)務(wù)合作機會的可能性。以半導(dǎo)體靶材為例,客戶認(rèn)證周期一般需要2-3年,且采取供應(yīng)商份額制,新進(jìn)入行業(yè)的企業(yè)面臨著較高的客戶認(rèn)證壁壘。顯示面板行業(yè)客戶認(rèn)證周期也高達(dá)1-2年。

4、人才壁壘

高純?yōu)R射靶材研發(fā)和制造需要大批具有深厚專業(yè)背景、豐富實踐經(jīng)驗的高層次技術(shù)人才,具備復(fù)合型的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)和較強的學(xué)習(xí)能力,對行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢有準(zhǔn)確的把握,還需要在實際的工藝環(huán)境中長期積累應(yīng)用經(jīng)驗,深刻理解生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),才能開發(fā)出滿足下游客戶需求的產(chǎn)品。

04

產(chǎn)業(yè)鏈分析


靶材產(chǎn)業(yè)鏈來看,濺射靶材的生產(chǎn)可分為金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜、終端應(yīng)用四個環(huán)節(jié)。

1、金屬提純

上游材料端,用鋁、銅、鉭、鈦等金屬以金屬提純方式形成高純金屬,作為靶材制造的原材料。高純度乃至超高純度的金屬材料是生產(chǎn)高純金屬靶材的基礎(chǔ),靶材雜質(zhì)含量過高會直接影響沉積薄膜的性能,高純金屬提純技術(shù)是靶材行業(yè)的核心壁壘之一,單純的金屬提純無法滿足靶材要求,而超高純銅、超高純鋁等核心技術(shù)多掌握在霍尼韋爾日礦、東曹等美、日企業(yè)手中,并且持有專有技術(shù),但近年來我國部分企業(yè)在金屬提純方面已經(jīng)取得了較大進(jìn)步,江豐電子阿石創(chuàng)在鋁靶材領(lǐng)域、隆華科技在鉬靶材和ITO靶材領(lǐng)域、有研新材在銅靶材均有突破。

2、靶材制造

靶材制造環(huán)節(jié)是將高純金屬通過加工形成濺射靶材。靶材制造環(huán)節(jié)是在濺射靶材產(chǎn)業(yè)鏈條中對生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)工藝要求最高的環(huán)節(jié),濺射薄膜的品質(zhì)對下游產(chǎn)品的質(zhì)量具有重要影響。靶材制造環(huán)節(jié)首先需要根據(jù)下游應(yīng)用領(lǐng)域的性能需求進(jìn)行工藝設(shè)計,然后進(jìn)行反復(fù)的塑性變形、熱處理來控制晶粒、晶向等關(guān)鍵指標(biāo),再經(jīng)過水切割、機械加工、金屬化、超生測試、超聲清洗等工序。濺射靶材制造所涉及的工序精細(xì)且繁多,工序流程管理及制造工藝水平將直接影響到濺射靶材的質(zhì)量和良品率。

目前制備靶材的方法主要有鑄造法和粉末冶金法。粉末冶金法主要有熱等靜壓法、熱壓法、冷壓-燒結(jié)法三種方法,通過將各種原料粉混合再燒結(jié)成形的方式得到靶材,該方法優(yōu)點是靶材成分較為均勻、機械性能好、生產(chǎn)效率高、節(jié)約原材料成本,缺點是含氧量量高、密度低。熔融鑄造法主要有真空感應(yīng)熔煉、真空電弧熔煉、真空電子束熔煉等方法,通過機械加工將熔煉后的鑄錠制備成靶材,該制造方法的優(yōu)點是靶材雜質(zhì)含量低、密度高、可大型化,缺點是對兩種合金密度相似度要求高、較難做到成分均勻化。

高純?yōu)R射靶材制備國外廠商主要有日礦金屬、霍尼韋爾、東曹普萊克斯等,中國廠商主要有江豐電子有研新材(有研億金)、阿石創(chuàng)等。

3、濺射鍍膜

濺射機臺長期被美國、日本等跨國集團壟斷。在濺射鍍膜過程中,濺射靶材需要安裝在機臺中完成濺射反應(yīng),濺射機臺專用性強、精密度高,市場長期被美國、日本跨國集團壟斷,主要廠商包括美國AMAT(應(yīng)用材料)、日本愛發(fā)科、日本ANELVA、美國瓦里安等。具體來看,鍍膜設(shè)備大體可分成真空形成系統(tǒng)、發(fā)射源和沉積系統(tǒng)、沉積環(huán)境控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、傳動機構(gòu)系統(tǒng)5部分,但目前國產(chǎn)供應(yīng)商多集中在中低端產(chǎn)品,中高端市場占比極小。如發(fā)射源和沉積系統(tǒng),盡管國內(nèi)有能力制作熱蒸發(fā)系統(tǒng),但普遍使用的電子槍系統(tǒng)和濺射電源設(shè)備依然依賴進(jìn)口,而在RF離子源方面,已有國內(nèi)企業(yè)打破技術(shù)封鎖成功研發(fā)出高端國產(chǎn)設(shè)備。

4、終端應(yīng)用

數(shù)據(jù)顯示,全球靶材下游市場中,平板顯示占比最高,達(dá)34%,其次是記錄媒體和太陽能電池,分別達(dá)29%、21%,半導(dǎo)體則占10%。中國靶材應(yīng)用市場中,占比較高的同樣為平板顯示、記錄媒體,分別達(dá)49%、28%,半導(dǎo)體和太陽能電池則分別占9%、8%。下游應(yīng)用領(lǐng)域市場的不斷發(fā)展和擴大,將為靶材市場提供新的增長動力,推動靶材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

05

應(yīng)用領(lǐng)域細(xì)分


1、半導(dǎo)體靶材:產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移加速靶材國產(chǎn)替代,技術(shù)革新推動銅鉭需求提升

半導(dǎo)體芯片行業(yè)是金屬濺射靶材的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一,也是對靶材的成分、組織和性能要求最高的領(lǐng)域,靶材純度要求通常達(dá)99.9995%(5N5)甚至99.9999%(6N)以上。半導(dǎo)體芯片的制作分為芯片設(shè)計、晶圓制造、芯片封裝和芯片測試四大環(huán)節(jié),其中,在晶圓制造和芯片封裝這兩個環(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。

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)以億計的微型晶體管相互連接起來,從而起到傳遞信號的作用。

半導(dǎo)體靶材市場在半導(dǎo)體晶圓制造材料市場中占比約2.6%,在封裝材料市場中占比約2.7%。據(jù)SEMI統(tǒng)計,2011-2015年,在晶圓制造材料中,濺射靶材約占晶圓制造材料市場的2.6%。在封裝測試材料中,濺射靶材約占封裝測試材料市場的2.7%。全球半導(dǎo)體靶材市場規(guī)模與全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模變化趨勢相近。

(1)需求:晶圓產(chǎn)能加速向中國大陸轉(zhuǎn)移,21-25年我國靶材需求增速或達(dá)9.2%

1)全球半導(dǎo)體靶材市場規(guī)模預(yù)測

半導(dǎo)體行業(yè)已步入新一輪景氣周期,預(yù)計2025年全球半導(dǎo)體晶圓制造材料銷售額預(yù)計將達(dá)到604億美元,封裝材料銷售額將達(dá)到248億美元。根據(jù)wind及SEMI數(shù)據(jù)顯示,2011-2020年,全球半導(dǎo)體晶圓制造材料銷售額年均復(fù)合增長率為4.1%,封裝材料銷售額年均復(fù)合增長率為-1.6%,2020年,因5G普及、新冠肺炎疫情推升宅經(jīng)濟需求,全球半導(dǎo)體需求攀高,全球半導(dǎo)體材料銷售額年增4.9%至553億美元,其中晶圓制造材料占比63%,銷售額為349億美元;半導(dǎo)體封裝材料204億美元。據(jù)Gartner,經(jīng)過2019年的周期性調(diào)整,半導(dǎo)體行業(yè)已步入新一輪景氣周期。

若2020-2025年全球半導(dǎo)體晶圓制造材料銷售額CAGR與IC Insights預(yù)測全球晶圓制造市場規(guī)模CAGR基本保持一致,為11.6%,預(yù)計2025年全球半導(dǎo)體晶圓制造材料銷售額預(yù)計將達(dá)到604億美元,同時若21-25年全球半導(dǎo)體封測材料銷售額CAGR與Frost&Sullivan預(yù)測全球封測行業(yè)市場規(guī)模CAGR保持一致,為4.0%,封裝材料銷售額將達(dá)到248億美元。

假設(shè)2016-2025年濺射靶材占晶圓制造材料銷售額的比例維持在2.6%。在封裝測試材料中,濺射靶材占封裝測試材料的比例維持在2.7%。預(yù)計2025年全球半導(dǎo)體靶材市場規(guī)模將達(dá)到22.4億美元。

2)中國半導(dǎo)體靶材市場規(guī)模預(yù)測

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速向國內(nèi)轉(zhuǎn)移,靶材行業(yè)正步入快速發(fā)展期,預(yù)計2025年我國半導(dǎo)體靶材市場規(guī)模將達(dá)到43億元(折合6.7億美元)。在政府政策的支持和我國相對巨大的成本及市場優(yōu)勢下,半導(dǎo)體從正加速向中國大陸轉(zhuǎn)移,一方面包括臺積電、聯(lián)電等在內(nèi)的多家晶圓代工企業(yè)將在大陸投放產(chǎn)線,另一方面大陸晶圓代工廠包括中芯國際、華力微電子等也有多條產(chǎn)線投產(chǎn)。隨著半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)能陸續(xù)向中國轉(zhuǎn)移,國內(nèi)半導(dǎo)體制造行業(yè)的體量將迅速擴張,靶材行業(yè)也步入了快速發(fā)展期,據(jù)MIR睿工業(yè)數(shù)據(jù)顯示,2020年我國半導(dǎo)體靶材市場規(guī)模約29.86億元(折合4.33億美元),2013-2020年CAGR約16.15%。

據(jù)IC Insights的預(yù)測,到2025年中國大陸半導(dǎo)體芯片市場規(guī)模將達(dá)到2230億美元,2020-2025年間的年復(fù)合增長率將達(dá)9.2%。若半導(dǎo)體材料增速與大陸生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片市場規(guī)模增速持平,且2021-2025年靶材在半導(dǎo)體材料銷售額中的占比與2020年持平,維持在4.5%。預(yù)計2025年我國半導(dǎo)體靶材市場規(guī)模將達(dá)到43億元(折合6.7億美元)。

(2)供給:日美廠商占比約占90%,國產(chǎn)銅、鋁等靶材已取得定點突破

日礦金屬、東曹公司以及美國的霍尼韋爾、普萊克斯公司,四家靶材制造國際巨頭,占據(jù)了全球半導(dǎo)體芯片用靶材市場約90%的份額。

在政策引導(dǎo)和支持下,我國半導(dǎo)體用銅、鋁、鈦等靶材已實現(xiàn)定點突破,江豐電子(鋁靶、鈦靶、鉭靶)、有研新材(銅靶、鈷靶)是國內(nèi)半導(dǎo)體用濺射靶材的龍頭企業(yè)。截至22年4月,江豐電子擁有半導(dǎo)體或平板顯示用高純鋁靶材36920塊、高純鈦靶材11895塊、高純銅靶材1000塊、高純鎢靶材500塊、高純鈷靶材1000塊,高純鉭靶材4614塊。2021年12月公司向特定對象發(fā)行股票擬募集資金總額不超過16.52億元,用于建設(shè)寧波江豐電子年產(chǎn)5.2萬個超大規(guī)模集成電路用超高純金屬濺射靶材產(chǎn)業(yè)化項目、浙江海寧年產(chǎn)1.8萬個超大規(guī)模集成電路用超高純金屬濺射靶材產(chǎn)業(yè)化項目。項目建成后預(yù)計將新增7萬塊半導(dǎo)體靶材產(chǎn)能。有研新材擁有約2萬噸半導(dǎo)體產(chǎn)能。公司年產(chǎn)30噸集成電路用超高純銅新材料項目也正穩(wěn)步推進(jìn),此外2022年3月公司也發(fā)布了有研億金靶材擴產(chǎn)項目公告,擬投資6.46億元新建山東德州新建生產(chǎn)基地和改擴建昌平基地項目,預(yù)計將在2025年底前達(dá)產(chǎn),項目達(dá)產(chǎn)后公司產(chǎn)能將擴充73000塊/年。

(3)應(yīng)用趨勢:下游技術(shù)革新,濺射靶材逐步向大尺寸、多品種、高純度化發(fā)展

濺射靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢與下游應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)革新息息相關(guān),隨著應(yīng)用市場在薄膜產(chǎn)品或元件上的技術(shù)進(jìn)步,濺射靶材也需要隨之變化,隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,集成電路中的晶體管和線寬的尺寸越來越小。芯片制程工藝已經(jīng)從130nm提升至7nm,與之對應(yīng)的晶圓尺寸也已實現(xiàn)了8英寸到12英寸的轉(zhuǎn)變,此外臺積電、三星等企業(yè)也正在加速推進(jìn)更高端的芯片制程工藝研發(fā)與生產(chǎn)。為了滿足現(xiàn)代芯片高精度、小尺寸的需求,對電極和連接器件的布線金屬薄膜的性能要求越來越高,這就對濺射靶材的性能提出了更高的要求。推動濺射靶材逐步向大尺寸、多品種、高純度化發(fā)展。

1)大尺寸

大尺寸是靶材的重要發(fā)展方向,但隨尺寸增加,靶材在晶粒晶向控制難度呈指數(shù)級增加,對技術(shù)要求就越高。晶圓尺寸越大,可利用效率越高。12英寸晶圓擁有較大的晶方使用面積,得以達(dá)到效率最佳化,相對于8英寸晶圓而言,12英寸的可使用面積超過兩倍。大尺寸晶圓要求靶材也朝著大尺寸方向發(fā)展。

2)多品種

半導(dǎo)體芯片行業(yè)常用的金屬濺射靶材主要種類包括:銅、鉭、鋁、鈦、鈷和鎢等高純?yōu)R射靶材,以及鎳鉑、鎢鈦等合金類的濺射靶材,其中鋁與銅為兩大主流導(dǎo)線工藝。目前芯片生產(chǎn)所使用的主流工藝中同時存在鋁和銅兩種導(dǎo)線工藝,一般來說110nm晶圓技術(shù)節(jié)點以上使用鋁導(dǎo)線,110nm晶圓技術(shù)節(jié)點以下使用銅導(dǎo)線。鈦靶和鋁靶通常配合起來使用,常作為鋁導(dǎo)線的阻擋層的薄膜材料,鉭靶則配合銅靶使用,作為銅導(dǎo)線的阻擋層的薄膜材料。

隨著晶圓制造朝著更小的制程方向發(fā)展,銅導(dǎo)線工藝的應(yīng)用量在逐步增大,因此,銅和鉭靶材的需求將有望持續(xù)增長。在晶圓制程選擇上,從全球晶圓廠產(chǎn)能建設(shè)情況來看,12寸晶圓廠是目前主流建設(shè)方向。隨著晶圓制造朝著更小的制程方向發(fā)展,銅導(dǎo)線由于具有更低的電遷移效應(yīng),及更低的電阻,有降低功耗、提高運算速度等作用,應(yīng)用量在逐步增大。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示,如今12英寸晶圓約占64%,8英寸晶圓占比達(dá)26%,其他尺寸晶圓占比10%。12英寸晶圓已經(jīng)成為市場的主流。

但傳統(tǒng)的鋁靶由于在可靠性和抗干擾性等方面的性能依然較為突出,也仍然具有巨大的市場空間。如汽車電子領(lǐng)域的芯片大量使用鋁鈦材料的110nm以上工藝以確??煽啃?。因此,芯片制程工藝的進(jìn)步并不意味著原有制程工藝及其材料被淘汰,因可靠性、抗干擾性、低成本等優(yōu)勢,110nm以上技術(shù)節(jié)點的芯片產(chǎn)品也具有巨大的市場空間。

3)高純化

高純度甚至超高純度靶材是高端集成電路半導(dǎo)體芯片的必備材料,通常半導(dǎo)體靶材純度要求通常達(dá)99.9995%(5N5)甚至99.9999%(6N)以上。在下游應(yīng)用領(lǐng)域中,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對濺射靶材和濺射薄膜的品質(zhì)要求最高,隨著更大尺寸的硅晶圓片制造出來,相應(yīng)地要求濺射靶材也朝著大尺寸方向發(fā)展,同時也對濺射靶材的晶粒晶向控制提出了更高的要求。濺射薄膜的純度與濺射靶材的純度密切相關(guān),為了滿足半導(dǎo)體更高精度、更細(xì)小微米工藝的需求,所需要的濺射靶材純度不斷攀升,通常半導(dǎo)體靶材純度要求通常達(dá)99.9995%(5N5)甚至99.9999%(6N)以上。

目前國內(nèi)濺射靶材的高純金屬原料多數(shù)依靠日美進(jìn)口。但部分企業(yè)在部分金屬提純方面已取得了重大突破。全球范圍內(nèi),美、日等國憑借著先發(fā)優(yōu)勢和技術(shù)專利壁壘,依托先進(jìn)的提純技術(shù)在產(chǎn)業(yè)鏈中居于十分有利的地位,議價能力強,國內(nèi)濺射靶材的高純金屬原料多數(shù)也依靠日美進(jìn)口。但經(jīng)過多年的靶材技術(shù)開發(fā),近年來部分企業(yè)已在部分金屬提純方面已取得了重大突破,已開始逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

2、平板顯示靶材:國產(chǎn)替代+產(chǎn)品迭代,我國顯示面板靶材需求有望持續(xù)高速

若根據(jù)工藝的不同,平面顯示行業(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(氧化銦鎵)等材料。IGZO為TFT激活層,一般用于手機LTPO OLED技術(shù)和大尺寸OLED技術(shù)。IGZO也可以被用于LCD的制造和X-ray探測器的制造。在國內(nèi)的LCD生產(chǎn)中,BOEB18和B19用IGZO作為TFT激活層。在老舊產(chǎn)線中,京東方也利用IGZO來替代a-Si以生產(chǎn)精度更高的X-ray探測器。ITO和IZO為透明導(dǎo)電電極。其中ITO被廣泛的運用于OLED和LCD的制造中,而IZO時而會被用于頂發(fā)射OLED的陰極來使用。Cu、Al、Mo和Ti等金屬則做為金屬走線,被廣泛的運用于Array的TFT生產(chǎn)中,其中鉬或者合金材料靶材常作為OLED器件的陰極使用,此外鋁靶也可作為陰極使用。

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。

其中薄膜晶體管液晶顯示面板(TFT-LCD)是當(dāng)前的主流平面顯示技術(shù),金屬濺射靶材則是制造TFT-LCD過程中最關(guān)鍵的材料之一。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固體,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。這種被轟擊的固體,即用濺射法沉積薄膜的原材料,就被稱作濺射靶材。除LCD外,近年來快速發(fā)展的OLED面板產(chǎn)業(yè)靶材需求增長也十分明顯。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。

平板顯示制造中主要使用的靶材為鉬鋁銅金屬靶材和氧化銦錫(ITO)靶材,部分平板顯示企業(yè)也會用到鈦靶、鉭靶、鈮靶、鉻靶以及銀靶等。其中鉬靶材和ITO靶材合計需求占比在60%~70%左右。但由于各家企業(yè)所采用的濺射工藝不同,其所選的濺射靶材也有區(qū)別。如,京東方用銅靶、鋁靶、鉬靶和鉬鈮靶,韓國三星用鉭靶、鈦靶,但不用鉬鈮靶,中電熊貓用鈦靶,但不用鉬靶、鉭靶等。以8.5代液晶顯示面板生產(chǎn)線為例,一條8.5代線每年靶材的大致消耗120套鋁靶、110套銅靶、60套鉬靶、5套鉬鈮10靶。此外據(jù)新材料產(chǎn)業(yè)《新型顯示產(chǎn)業(yè)的ITO靶材市場探討》,目前國內(nèi)單條8.5代線ITO靶材年需求量約40噸,6代線ITO靶材年需求量約20噸。

(1)需求:預(yù)計25年我國市場規(guī)模約為50億美元,21-25年CAGR為18.9%

受益平板顯示面板需求上漲和我國平板顯示面板國產(chǎn)替代提升,預(yù)計2025年我國FDP用靶材市場規(guī)模將達(dá)到320億元(折合約50億美元),預(yù)計21-25年CAGR為18.9%。整體來看,全球顯示面板出貨量增長已趨于平穩(wěn),參考Frost&Sullivan數(shù)據(jù),2021-2025年全球顯示面板出貨量增速不斷降低,預(yù)計2024年全球顯示面板出貨量將達(dá)到2.73億平方米,2020-2024年年均復(fù)合增速僅為2.9%。我國平板顯示面板出貨量增速明顯快于全球顯示面板增速,2020-2024年年均復(fù)合增速為6.3%,國產(chǎn)替代趨勢明顯,預(yù)計2024年我國顯示面板出貨量將占全球顯示面板出貨量的42.5%。

受益平板顯示面板需求上漲和我國平板顯示面板國產(chǎn)替代提升,我國顯示面板靶材市場預(yù)計也將保持較快增長,參考IHS預(yù)測,預(yù)計2025年我國FDP用靶材市場規(guī)模將達(dá)到320億元(折合約50億美元),預(yù)計21-25年CAGR為18.9%。在全球顯示面板靶材中的占比將提升到57.7%。

(2)供給:日企占據(jù)國內(nèi)市場主導(dǎo)地位,國產(chǎn)替代逐漸提速

我國顯示面板靶材高度依賴進(jìn)口,日企在國內(nèi)市場仍然占據(jù)主導(dǎo)地位,但國產(chǎn)替代逐漸提速。當(dāng)前該領(lǐng)域競爭格局以攀時世泰科、賀利氏愛發(fā)科、住友化學(xué)、JX金屬等為代表的國外少數(shù)幾家跨國集團占據(jù)主導(dǎo)地位,其中攀時、世泰科等廠商是全球鉬靶材的主要供應(yīng)商,住友化學(xué)、愛發(fā)科等廠商占據(jù)了全球鋁靶材的大部分市場,三井礦業(yè)、JX金屬、優(yōu)美科等廠商是全球ITO靶材的主要供應(yīng)商,愛發(fā)科、JX金屬等廠商是全球銅靶材的主要供應(yīng)商。國內(nèi)以隆華科技、江豐電子、阿石創(chuàng)有研新材、先導(dǎo)稀材為主,國產(chǎn)替代正逐漸加速。

1)鋁靶

目前國內(nèi)液晶顯示行業(yè)用鋁靶材主要被日資企業(yè)主導(dǎo),由于價格較低,是平板顯示行業(yè)常用的濺射靶材,但近年來正逐步被銅靶所替代。外企方面:愛發(fā)科電子材料(蘇州)有限公司大約占據(jù)國內(nèi)50%左右的市場份額。其次,住友化學(xué)也占有一部分市場份額。國產(chǎn)方面:江豐電子從2013年左右開始介入鋁靶材,目前已大批量供貨,是國產(chǎn)化鋁靶材的龍頭企業(yè)。另外,南山鋁業(yè)、新疆眾和等企業(yè)也具備高純鋁的生產(chǎn)能力。

2)銅靶

從濺射工藝的發(fā)展趨勢上來講,對銅靶材的需求比例一直在逐步增加,加之,近幾年國內(nèi)液晶顯示行業(yè)的市場規(guī)模整體上有所擴大,因此,平板顯示行業(yè)對銅靶材的需求量將繼續(xù)呈上升趨勢。外企方面:愛發(fā)科電子材料(蘇州)有限公司幾乎壟斷著國內(nèi)銅靶材市場,市場占有率在80%以上,且該公司近幾年營收的增加額,主要來自于銅靶材銷量的增加。國產(chǎn)方面:有研新材具備高純銅原料生產(chǎn)能力,但目前主要致力于半導(dǎo)體行業(yè)用圓形靶材生產(chǎn),對液晶顯示行業(yè)銅靶僅有500噸產(chǎn)能;洛銅集團具備高純銅生產(chǎn)能力但不生產(chǎn)靶材,且高純銅原料價格和進(jìn)口原料相比,在價格方面無明顯競爭優(yōu)勢,江豐電子引進(jìn)海外高端人才,致力于開發(fā)高純銅原料和銅靶材,即將批量生產(chǎn)。

3)鉬靶

鉬靶材國內(nèi)需求占全球超過一半,國產(chǎn)化率約有50%。鉬靶具體可分為條靶、寬靶和管靶3種,其中,4.5代、5.5代和6代線一般使用寬幅鉬靶,而8.5代及以上世代線用使用組合條靶或管靶。

組合條靶:外企方面國外的奧地利攀時、德國世泰科、日本愛發(fā)科等企業(yè)已基本退出了這部分市場。國產(chǎn)方面鉬靶材企業(yè)主要集中在洛陽地區(qū),其中,隆華節(jié)能下屬的洛陽高新四豐電子材料有限公司占據(jù)了國內(nèi)60%多的市場份額,另外,洛陽高科鉬鎢材料有限公司占據(jù)了國內(nèi)大約10%左右的市場份額。

寬幅鉬靶:外企方面攀石、世泰科等企業(yè)在國內(nèi)寬幅鉬靶材市場占據(jù)較大市場。國產(chǎn)方面四豐電子大尺寸寬幅鉬靶已經(jīng)開始批量供貨;阿石創(chuàng)金鉬股份兩家上市公司也充分利用各自在寬幅靶材軋制和靶材加工及銷售方面的優(yōu)勢開展緊密合作,金鉬股份向阿石創(chuàng)銷售寬幅鉬靶坯和條形鉬靶坯(條形靶坯由寬幅靶坯切割而成),阿石創(chuàng)負(fù)責(zé)后續(xù)綁定等工序和成品銷售工作。

鉬管靶:8.5代線及以上常用鉬靶,每套包含12根,每根單重約為300kg,每套重量約為3600kg。由于鉬管靶的實際利用率約為70%,因此,每套鉬管靶的成膜重量約為2500kg。每條8.5代線對鉬管靶的需求量約為30噸/年。另外,鉬管靶的供應(yīng)商,除了要通過其面板生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)證外,還要通過鉬管靶濺射設(shè)備生產(chǎn)商美國AKT公司的認(rèn)證,并且要被收取鉬管靶售價約5%的認(rèn)證費。截止2017年底,國內(nèi)采用管靶濺射設(shè)備的生產(chǎn)線只有1條,業(yè)內(nèi)也普遍認(rèn)為鉬管靶的發(fā)展空間并不大。

4)鉬鈮10合金靶

西部材料下屬西安瑞福萊鎢鉬有限公司和愛發(fā)科公司合作,經(jīng)多次試驗攻關(guān),已于2017年成功軋制出了氧含量小于1000×10-6,致密度達(dá)99.3%的Mo-Nb合金靶坯。此外金鉬集團也已實現(xiàn)高純大尺寸鉬鈮管狀靶材順利交付,攻克了大規(guī)格鉬鈮合金靶材制粉、燒結(jié)、加工等關(guān)鍵工藝難題,掌握了大尺寸靶材的核心制備技術(shù)。經(jīng)第三方機構(gòu)檢測,制備出的鉬鈮合金靶材各項指標(biāo)達(dá)到要求。在此基礎(chǔ)上,項目組又承接了用戶管狀靶材的訂購需求,順利交付了3套高純大尺寸鉬鈮合金管狀靶材,且品質(zhì)優(yōu)良。鉬鈮合金管狀靶材直徑大于150毫米、長度達(dá)到2100毫米,純度可達(dá)99.99%,氧含量小于500ppm。

5)ITO靶材

ITO靶材是由90%的氧化銦與10%的氧化錫配比而成,相對密度要求大于99.5%。目前全球銦消耗量中40%~50%以上是用于制備加工ITO靶材。

外企方面,據(jù)新思界2020年8月發(fā)布的《國內(nèi)ITO靶材需求量5成依賴進(jìn)口國產(chǎn)替代需求較高》一文介紹,全球ITO靶材市場主要供應(yīng)商有日礦金屬、三井礦業(yè)、優(yōu)美科等,其中日礦和三井幾乎占據(jù)了高端TFT-LCD市場用ITO靶材的全部份額和大部分觸摸屏面板市場,愛發(fā)科也有相關(guān)產(chǎn)品,東曹、日立住友、VMC三星、康寧等企業(yè)也掌握核心技術(shù)。目前中國ITO靶材供應(yīng)約一半左右依賴進(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)市場30%的份額;而高端TFT-LCD、觸摸屏用ITO靶材幾乎全部從日本、韓國進(jìn)口。

國產(chǎn)方面,近年來,國內(nèi)多家廠商宣布進(jìn)入ITO靶材領(lǐng)域,但實際量產(chǎn)和導(dǎo)入并不順利,也尚未實現(xiàn)批量供應(yīng)。據(jù)調(diào)研,目前國內(nèi)有能力量產(chǎn)并供貨的ITO靶材廠商有先導(dǎo)稀材,其ITO靶材產(chǎn)能預(yù)計已經(jīng)達(dá)1100噸/年(清遠(yuǎn)200噸LCD用ITO靶材,100噸5G手機ITO靶材,合肥800噸),隆華科技全資子公司晶聯(lián)光電的ITO靶材產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到100噸/年,且在建200噸/年,映日科技的ITO靶材產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到120噸/年,戊電科技的ITO靶材產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到50噸/年等,而阿石創(chuàng)ITO靶材產(chǎn)能實際占比較小。

近年來部分國內(nèi)企業(yè)目前也已通過相關(guān)認(rèn)證,在下游市場得到較為廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)的靶材廠商都正在不斷提升技術(shù)工藝和生產(chǎn)設(shè)備,努力通過TFT-LCD試鍍測試打開高端OLED顯示領(lǐng)域的大門。

(3)應(yīng)用趨勢:預(yù)計OLED用鉬靶與低電阻銅靶成長空間廣闊

顯示面板用靶材的發(fā)展趨勢是:大尺寸、低電阻、高純度、高密度化,高效率化。平板顯示器對于濺射靶材的純度和技術(shù)要求僅次于半導(dǎo)體,一般在4N甚至5N(99.999%)以上。在濺射靶材應(yīng)用領(lǐng)域中,半導(dǎo)體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)等最為嚴(yán)苛。相較于半導(dǎo)體芯片,平板顯示器對于濺射靶材的純度和技術(shù)要求略低一籌,但隨著靶材尺寸的增大,對濺射靶材的焊接結(jié)合率、平整度等指標(biāo)提出了更高的要求。

1)鉬靶

鉬濺射靶材作為OLED顯示屏中的關(guān)鍵核心原材料,預(yù)計未來會有較快幅度的增長,據(jù)DSCC測算,到2025年,中國大陸的Gen6 OLED產(chǎn)線將消耗約248Ton高純Mo。鉬靶及其合計靶材作為OLED陰極常用材料,通常來看是OLED屏幕使用最多的靶材原料,2019年之前,鉬濺射靶材由國外供應(yīng)商獨家供應(yīng),國產(chǎn)化率極低,鉬靶原材料的瓶頸也阻礙這我國OLED顯示行業(yè)的發(fā)展。但近年來,金鉬股份等國內(nèi)企業(yè)已突破了鉬濺射靶材行業(yè)壁壘。

據(jù)悉2019年金鉬股份鉬靶材產(chǎn)品銷售同比增長222%,躋身成為三星全球第二大供應(yīng)商。2020年鉬靶材產(chǎn)品銷量同比增加47%。預(yù)計隨著OLED的快速崛起,鉬靶未來將保持較高增長。參考DSCC數(shù)據(jù),預(yù)計2025年,中國大陸的Gen6 OLED產(chǎn)線大約需要消耗46Ton的Al和248Ton高純Mo。其中京東方、深天馬華星大致會消耗總量的37%、20%和17%。

2)銅靶

得益于優(yōu)異的電學(xué)性能,銅靶將在顯示屏生產(chǎn)得到廣泛運用,據(jù)DSCC測算,中國大陸Gen10.5工廠對高純Cu的需求會從2021年599噸,逐步增加到2025年的976噸。G8.5+產(chǎn)線對高純Cu的需求將會超過8000噸。據(jù)悉,為滿足超高清電視性能需要和未來4K、8K產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,現(xiàn)在國內(nèi)所有的Gen10.5代產(chǎn)線均已采取銅制程。同時,也為了進(jìn)一步增加高端IT產(chǎn)品的刷新率和分辨率,一些較小的產(chǎn)線也逐步開始進(jìn)行Cu制程的改建,不少Gen8.5和Gen8.5代線也在逐漸的全部或者部分轉(zhuǎn)向Cu制程。預(yù)計到2025年,所有G8.5+的產(chǎn)線均會采用Cu制程。

隨著Cu制程的進(jìn)一步推廣,顯示面板廠對Cu的需求和依賴也會進(jìn)一步推高。根據(jù)DSCC測算,中國大陸Gen10.5工廠對高純Cu的需求將會從2021年599噸,逐步增加到2025年的976噸。若考慮到G8.5+產(chǎn)線,預(yù)計中國大陸G8.5+產(chǎn)線每年對高純Cu的需求會超過8000噸。

與Al不同,Cu的氧化物不能形成致密保護(hù)膜,耐腐蝕較差且擴散性較強,所以在采取Cu工藝時,一般會用Mo和Ti進(jìn)行保護(hù)。據(jù)DSCC測算,假設(shè)Gen10.5代線均以Ti來保護(hù)Cu線,則在2025年大致一年會消耗38噸的高純Ti。若考慮到G8.5+產(chǎn)線,假設(shè)在2025年,G8.5+的產(chǎn)線一半采用Mo,而一般采用Ti,則在2025年,大約需要消耗640噸高純Mo,372噸高純Ti。

3)面板ITO靶材

預(yù)計整體需求相對穩(wěn)定,但高端ITO靶材國產(chǎn)替代需求強勁。ITO靶材技術(shù)難壁壘高,長期以來一直被外商高度壟斷,國產(chǎn)化進(jìn)展十分緩慢。目前中國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;而高端TFT-LCD、觸摸屏用ITO等靶材幾乎全部從日本、韓國進(jìn)口。據(jù)Research In China數(shù)據(jù)顯示,2018中國ITO靶材需求已超過1000噸。但其中一半仍需進(jìn)口,其中多為高端ITO靶材,本土企業(yè)實現(xiàn)進(jìn)口替代的空間很大。但考慮到OLED產(chǎn)業(yè)對于ITO靶材需求相對較小,預(yù)計未來面板用ITO靶材市場將維持相對穩(wěn)定。

3、光伏靶材:薄膜電池產(chǎn)業(yè)化加速,濺射靶材需求有望大漲

光伏領(lǐng)域?qū)Π胁牡氖褂弥饕潜∧る姵睾虷JT光伏電池。以HJT電池片為例,在HJT電池片結(jié)構(gòu)中具有TCO薄膜層,該薄膜承擔(dān)著透光以及導(dǎo)電的重要作用。應(yīng)用物理氣相沉積(PVD)技術(shù),使離子和靶材表面的原子離開靶材,在基底上形成透明導(dǎo)電薄膜。以鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)為例,鈣鈦礦電池是由多層薄膜以及玻璃等構(gòu)成。例如ITO薄膜就需要光伏靶材進(jìn)行制備。

薄膜較為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及ITO靶、AZO靶(氧化鋁鋅)等,ITO靶材是當(dāng)前太陽能電池主要的濺射靶材。薄膜電池中透明導(dǎo)電膜至關(guān)重要,承擔(dān)著透光和導(dǎo)電的雙重作用。從ITO靶材的優(yōu)勢來看,氧化銦錫(ITO)是N型半導(dǎo)體材料,具有高導(dǎo)電率、高可見光透過率、較強的機械硬度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點。因此,在光伏領(lǐng)域中,ITO靶材為原材料所制成的ITO薄膜具有較好的光學(xué)特性和電學(xué)特性。

(1)需求:預(yù)估2025年中國太陽能電池靶材市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到約38億美元

1)全球光伏靶材市場規(guī)模預(yù)測

參考CPIA預(yù)測,若HJT的市場份額將從2020年的3%增加至2025年的20%左右,同時參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院HJT成長變化情況,假設(shè)HJT靶材成本緩慢遞減。2025年下降到0.041元/w,同時預(yù)計全球薄膜電池滲透率有望繼續(xù)觸底回升,每年提升0.5%,鑒于2020年薄膜電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化相對已趨于穩(wěn)定,選取2020年薄膜電池成本為2021-2025年基數(shù),預(yù)計2025年全球太陽能電池靶材市場規(guī)模有望達(dá)到112億美元。2020-2025年CAGR為28.8%。

2)中國光伏電池靶材市場規(guī)模預(yù)測

目前國內(nèi)光伏電池主要以硅片涂覆型太陽能電池為主,薄膜電池以及 HJT 占比較低,但是未來增 長潛力較大。

國內(nèi)薄膜電池企業(yè)數(shù)量偏少,主要為成都中建材杭州龍焱中山瑞科。HJT 電池方面,目前通威股份、愛康科技、彩虹新能源漢能等上市公司相繼布局 HJT 電池。若2025年中國薄膜電池產(chǎn)品類型結(jié)構(gòu)開始與全球趨同,且HJT電池與薄膜電池滲透率中國與全球逐步趨同,預(yù)估2025年中國太陽能電池靶材市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到約38億美元,20-25年CAGR為58.2%。

(2)應(yīng)用趨勢:ITO靶材發(fā)展趨勢清晰,AZO靶材有望替代ITO靶材

1)ITO靶材的發(fā)展趨勢

從ITO靶材的發(fā)展趨勢來看:1)大尺寸化,在需要大面積鍍膜時,通常將小尺寸靶材拼接焊接成大尺寸靶材,由于具有焊縫,靶材鍍膜質(zhì)量將降低;2)高密度化,在濺射過程中ITO靶材表面會出現(xiàn)結(jié)瘤現(xiàn)象,如果繼續(xù)濺射,所制備的薄膜光學(xué)性能以及電學(xué)性能將降低。高密度的靶材具有較好的熱傳導(dǎo)性以及較小的界面電阻,因此結(jié)瘤現(xiàn)象出現(xiàn)的概率較小,所制備的ITO薄膜的質(zhì)量較高,且生產(chǎn)效率、成本較低;3)提高靶材利用率,由于平面靶材在濺射過程中,中間部分難以被侵蝕,因此靶材利用效率相對較低。通過改變靶材形狀,可以提高靶材的利用效率,從而降低制備ITO薄膜的成本。

2)AZO靶材有望替代ITO靶材

從整體上看,ITO在光電綜合性能上高于AZO靶材,但AZO靶材的優(yōu)勢或?qū)榘胁膸斫当究臻g。在《AZO和ITO薄膜性能對比及其在太陽電池中的應(yīng)用》的相關(guān)實驗中利用AZO靶材和ITO靶材制備了3組實驗薄膜(共6份樣品)。實驗中主要從光學(xué)性能和電學(xué)性能上對AZO薄膜和ITO薄膜進(jìn)行了對比。

在特定情況下AZO靶材與ITO靶材電學(xué)性能差距縮小。根據(jù)最終實驗數(shù)據(jù)來看,AZO薄膜和ITO薄膜的方塊電阻以及電阻率隨著薄膜的厚度增加而降低,并且隨著薄膜厚度的增加,AZO薄膜與ITO薄膜方塊電阻以及電阻率之間的差距逐步縮小。當(dāng)AZO薄膜厚度為640nm時,方塊電阻以及電阻率為32Ω?sq-1和20.48*10-4Ω?cm。

AZO薄膜光學(xué)性能優(yōu)于ITO薄膜。ITO薄膜的光學(xué)性能隨著厚度的增加明顯變差,但是對于AZO薄膜,透射率并沒有隨著厚度的增加而明顯下降,在厚度為395nm時,高透射率光譜范圍最寬,可見光區(qū)平均透射率最高,光學(xué)總體性能最優(yōu),可充當(dāng)透射率要求在85%以上的寬光譜透明導(dǎo)電薄膜的光學(xué)器件。

無銦化是靶材降本的主要途徑。鋅價遠(yuǎn)低于銦價,AZO靶材性價比高于ITO靶材。2020-2022年,銦價和鋅價整體呈現(xiàn)上漲趨勢,且漲幅較大。截至2022年10月13日,我國銦價為1425元/kg。截至2022年10月14日,我國鋅價為25528元/噸。隨著光伏行業(yè)對于ITO靶材的需求量不斷增加,銦價或?qū)⒊掷m(xù)走高。

4、記錄媒體靶材:趨勢難逆,磁記錄靶材預(yù)計將逐步轉(zhuǎn)向存儲芯片靶材

(1)HDD轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中心存儲獲新生,磁記錄靶材目前仍保持高速增長

數(shù)據(jù)存儲可分為光存儲、磁存儲與半導(dǎo)體存儲,近年來半導(dǎo)體存儲發(fā)展迅速,預(yù)計光磁記錄媒體市場會受到一定侵蝕。但從數(shù)據(jù)存儲量來看,目前磁記錄仍然占據(jù)主導(dǎo)記錄,SSD短期仍然難以替代。傳統(tǒng)的磁存儲設(shè)備機械硬盤(HDD)由于其儲存容量大、儲存時間長且相對于SSD更加安全穩(wěn)定的優(yōu)點使得其在冷數(shù)據(jù)存儲(占全部數(shù)據(jù)的80%)中方面優(yōu)勢較大,目前數(shù)據(jù)中心存儲也依然以機械硬盤為主。伴隨著全球數(shù)據(jù)量的快速增長,機械硬盤出貨容量也保持快速增長。2020年全球機械硬盤出貨容量已超1ZB。光存儲技術(shù)是用激光照射介質(zhì),通過激光與介質(zhì)的相互作用使介質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)變化,將信息存儲下來的技術(shù),主要包括CD、VCD、DVD、BD藍(lán)光等技術(shù)。整體上來看CD等技術(shù)占存儲比例較低。

磁記錄靶材則多以濺射法制作,常用材料為鈷(3N)、鎳、鐵合金、鉻、碲、硒(4N)、稀土-遷移金屬(3N)等,主要包括鉻靶、鎳靶、鈷靶。由于光記錄媒體出貨容量占比較小,因此主要討論磁記錄情況,按記錄媒體的機械形狀和驅(qū)動方式的不同,磁記錄可分為磁鼓、磁帶(錄音機、錄像機、數(shù)據(jù)記錄)、磁盤(硬盤、軟盤)、磁卡等,其中,高密度硬盤領(lǐng)域的磁性薄膜幾乎都是以濺射法制作的,這些磁記錄薄膜材料有很高的記錄密度。因此也要求濺射靶材具有高純度、低氣體含量、細(xì)晶微結(jié)構(gòu)、均勻的金相、高磁穿透和使用率、優(yōu)異的電性與機械特性等特點。磁記錄靶材常用材料為鈷(3N)、鎳、鐵合金、鉻、碲、硒(4N)、稀土-遷移金屬(3N)等,主要包括鉻靶、鎳靶、鈷靶。

我國磁記錄靶材市場主要集中在東芝西部數(shù)據(jù)、希捷三家企業(yè),以海外供應(yīng)為主。中國生產(chǎn)磁記錄靶材企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)能也非常有限。

受益于數(shù)據(jù)存儲需求快速增長,全球磁記錄媒體靶材依然維持較高增速,預(yù)估2025年全球記錄媒體靶材金額約為101億美元,2020-2025年年均復(fù)合增速約為10.6%。2013-2016年單位機械硬盤容量所需靶材金額約為0.049、0.048、0.053、0.056億美元/EB,整體上相對穩(wěn)定,因此若2017-2020年該金額與2016年相同,可計算出2020年的全球記錄媒體靶材金額約為61億美元,2013-2020年年均復(fù)合增速約為15.6%。若單位機械硬盤容量所需靶材金額繼續(xù)維持不變,參考全球HDD出貨量情況,預(yù)估2025年的全球記錄媒體靶材金額約為101億美元,20-25年年均復(fù)合增速約為10.6%。

預(yù)估2020年我國記錄媒體濺射靶材市場規(guī)模為到97億元(折合14億美元),2013-2020年年均復(fù)合增速約為8.9%。由于機械硬盤國產(chǎn)化水平極低,因此預(yù)計我國機械硬盤靶材市場也增長較為緩慢,參考2013-2016年記錄媒體靶材同比情況,若2017-2020年增速仍然維持在9%左右。預(yù)估2020年我國記錄媒體濺射靶材市場規(guī)模已達(dá)到97億元(折合14億美元),我國記錄媒體靶材市場規(guī)模較小,主要系我國機械硬盤國產(chǎn)化水平極低,以及記錄媒體研發(fā)重心主要在半導(dǎo)體存儲SSD,對傳統(tǒng)的機械硬盤形成了一定替代。

(2)應(yīng)用趨勢:傳統(tǒng)光磁記錄媒體正轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體存儲

固態(tài)硬盤替代機械硬盤已是大勢所趨,傳統(tǒng)光磁記錄媒體靶材預(yù)計將逐步向半導(dǎo)體存儲芯片靶材轉(zhuǎn)移。作為新一代硬盤,SSD在性能、體積、噪音、震動等方面均遠(yuǎn)勝于HDD。近幾年隨著NAND閃存技術(shù)的不斷發(fā)展,基于閃存存儲的SSD性能不斷提升,不僅壽命足以支持各類應(yīng)用場景,其價格也在持續(xù)回落恢復(fù)到市場所認(rèn)同的高性價比。但短期來看,HDD在數(shù)據(jù)中心等方面的優(yōu)勢依然較為突出,SDD仍有部分缺陷尚待攻克,受益于全球數(shù)據(jù)存儲需求的高速增長,HDD與SSD在存儲容量方面均將保持較快增速,但SSD對HDD逐步形成侵蝕已成必然。也將帶動傳統(tǒng)光磁記錄媒體靶材預(yù)計將逐步向半導(dǎo)體存儲芯片靶材轉(zhuǎn)移。

存儲芯片需求的上升預(yù)計將帶來鈷靶、鎢靶、鉭靶等靶材需求上升。據(jù)介紹,存儲器芯片靶材使用和邏輯芯片的使用種類有很大區(qū)別。邏輯里用量大的是銅、鉭、鈦、鋁、鈷、鎳鉑等,這幾種材料占到所有份額的95%以上,其中銅和鉭占采購份額的85%。銅和鉭是邏輯FAB里面用量最大的兩種產(chǎn)品,若能掌握銅、鉭靶材的生產(chǎn)工藝,則主導(dǎo)邏輯FAB靶材。

存儲器芯片則分為兩個方向,一個是DRAM,一個是NAND。DRAM廠主要種類是鎢、鈦、鉭、鋁、鈷、銅,用量最大的是鈦靶和鋁靶,但單塊金額較低。如能掌握鈷靶、鎢靶、鉭靶的研發(fā)能力,預(yù)測便能掌握較大的DRAM份額。鋁靶、鈦靶的行業(yè)壁壘相對較低,使用較為成熟,國內(nèi)的江豐、有研等在FAB采購份額也均占有一定的比例,對于高端的鎢、鈷、鉭靶材供應(yīng)商主要還是以nikko、Tosol等國外企業(yè)為主。3DNAND領(lǐng)域主要使用的靶材為鎢,其次是鈦,再其次是銅和鉭的用量,鎢靶的采購額占據(jù)3DNAND工廠的70%以上份額,此外我國的長江存儲32層堆棧3DNAND閃存量產(chǎn)在即,國產(chǎn)3D-NAND加速崛起,鎢靶在國內(nèi)市場需求較大,也是目前我國亟需突破的一款靶材。江豐電子與章源鎢業(yè)也在高純鎢及靶材方面取得了較大進(jìn)步。

06

相關(guān)公司


1、隆華科技

1995年,洛陽隆華制冷設(shè)備有限公司成立。公司前期主要以銷售冷卻(凝)設(shè)備為主。2011年,公司于深交所上市簡稱“隆華環(huán)?!?,2018年更名為“隆華科技”。2015年起正式啟動轉(zhuǎn)型升級,全力布局新材料產(chǎn)業(yè)。目前公司在新材料領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)布局基本完善,已經(jīng)形成了“電子新材料”+“高分子復(fù)合材料”的兩大產(chǎn)業(yè)板塊。

全資子公司豐聯(lián)科光電率先打破高端靶材海外壟斷,光伏靶材通過隆基等客戶認(rèn)證。2022年6月,公司全資子公司四豐電子與晶聯(lián)光電進(jìn)行了資產(chǎn)整合,設(shè)立“豐聯(lián)科光電(洛陽)股份有限公司”。豐聯(lián)科光電擁有豐富的靶材產(chǎn)品系列組合,研發(fā)生產(chǎn)的高純鉬及鉬合金靶材、ITO靶材、銀合金靶材等科技產(chǎn)品,填補了中國在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)空白,率先打破長期以來高端靶材依賴進(jìn)口的局面。顯示面板領(lǐng)域,公司成功進(jìn)入京東方、TCL華星、天馬微電子、韓國LGD、臺灣群創(chuàng)光電及友達(dá)光電等多家國際一流半導(dǎo)體顯示面板企業(yè)的產(chǎn)品供應(yīng)鏈,成為細(xì)分行業(yè)的技術(shù)引領(lǐng)者和標(biāo)準(zhǔn)制定者。光伏領(lǐng)域,公司開發(fā)的特殊比例光伏靶材已通過隆基等客戶的認(rèn)證,并同時進(jìn)行著多種新型靶材的研究、開發(fā)及拓展工作。鈣鈦礦光伏領(lǐng)域,公司靶材產(chǎn)品可應(yīng)用于鈣鈦礦電池的TCO層、空穴傳輸層和電子傳輸層。隨著在不同用戶端測試認(rèn)證的增加和自身產(chǎn)能的快速提升,未來靶材出貨量有望同步快速增長。

2、有研新材

有研新材是有色金屬新材料行業(yè)骨干企業(yè),公司原名有研半導(dǎo)體材料股份有限公司,是由北京有色金屬研究總院獨家發(fā)起,以募集方式設(shè)立的股份有限公司,主要從事稀土材料、微光電子用薄膜材料、生物醫(yī)用材料、稀有金屬及貴金屬、紅外光學(xué)及光電材料等新材料的研發(fā)與生產(chǎn)。子公司有研億金為國內(nèi)靶材龍頭,具備從超高純原材料到濺射靶材、蒸發(fā)膜材垂直一體化研發(fā)/生產(chǎn)能力的產(chǎn)業(yè)化平臺。產(chǎn)品涵蓋高純銅、鈦、鈷、鋁、鎳、金、銀、鉑、釕及其合金等電子信息行業(yè)用全系列高純金屬材料、濺射靶材和蒸發(fā)膜材,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體分離器件和集成電路等領(lǐng)域。

集中力量持續(xù)推廣大尺寸高端靶材產(chǎn)品。2020年,有研億金實現(xiàn)十余款12英寸高純金屬濺射靶材產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)突破,多款產(chǎn)品通過中芯國際、長江存儲以及新加披、韓國等國內(nèi)外高端集成電路廠商驗證,并批量供貨;公司大尺寸靶材占比持續(xù)增加,8-12英寸靶材占比達(dá)到靶材整體銷量的三分之二。2021年公司持續(xù)推廣12英寸高端靶材產(chǎn)品,產(chǎn)品類型成功轉(zhuǎn)型升級并形成快速增長,8-12英寸產(chǎn)品銷售數(shù)量占比快速增長。

銅、鈷系列靶材占比上升。2021年山東高純材料基地全面達(dá)產(chǎn),為實現(xiàn)銅系列靶材、鈷靶材等垂直一體化打下堅實基礎(chǔ)。公司銅系列高端靶材產(chǎn)品全面實現(xiàn)技術(shù)突破,12英寸高純銅及銅合金靶材、高純鎳鉑靶材和高純鈷靶材的多款產(chǎn)品,通過多家集成電路高端客戶認(rèn)證,開始批量供貨,銅系列靶材、鈷靶材占比逐步上升。

3、阿石創(chuàng)

國內(nèi)PVD鍍膜材料領(lǐng)域的龍頭。阿石創(chuàng)成立于2002年,總部位于福建福州。公司從事PVD鍍膜材料的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售,自主研發(fā)200多款高端鍍膜材料,主要產(chǎn)品包括ITO、鉬、銅、鋁、硅、鈦、鉭及各類合金與稀有金屬靶材。公司為國內(nèi)PVD鍍膜材料行業(yè)設(shè)備齊全、技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品多元化的龍頭企業(yè)之一。公司產(chǎn)品下游覆蓋光學(xué)、光伏、半導(dǎo)體、平板顯示等多個領(lǐng)域,客戶包括京東方、華星光電、水晶光電、舜宇光學(xué)、群創(chuàng)光電等一線龍頭企業(yè)。

公司在鈣鈦礦介孔層、致密層靶材環(huán)節(jié)已有成熟產(chǎn)品。ITO靶材被列為35項“卡脖子”技術(shù)之一,技術(shù)門檻極高,國內(nèi)市場長期為日韓企業(yè)所壟斷。公司對于ITO靶材研發(fā)布局多年,2017年ITO靶材量產(chǎn)線投產(chǎn)。光伏異質(zhì)結(jié)領(lǐng)域,公司積極推動ITO靶材的擴產(chǎn)與驗證。鈣鈦礦電池領(lǐng)域,在基礎(chǔ)的介孔層、致密層用靶材環(huán)節(jié),如TiO2等,公司已有成熟產(chǎn)品。

4、江豐電子

公司是國內(nèi)高純?yōu)R射靶材的龍頭企業(yè),業(yè)務(wù)遍布全球。公司自2005年成立以來一直從事高純?yōu)R射靶材的研發(fā)生產(chǎn)和銷售,通過多年技術(shù)積累,已經(jīng)成為中芯國際、臺積電、京東方、SunPower等國內(nèi)外知名廠商的靶材供應(yīng)商,是國內(nèi)高純?yōu)R射靶材的龍頭企業(yè)。公司主要產(chǎn)品包括鋁靶、鉭靶、鈦靶及半導(dǎo)體零部件等,2021年公司實現(xiàn)營收15.93億元,其中鉭靶、鋁靶、鈦靶營收分別為5.17億元、2.76億元、2.13億元,占比分別為32.5%、17.4%、13.4%。公司業(yè)務(wù)遍布全球,產(chǎn)品遠(yuǎn)銷海外,2021年,公司產(chǎn)品在國內(nèi)和海外營收占比分別為43.4%和56.6%。

07

趨勢展望


1、2025年靶材全球市場規(guī)模將達(dá)333億美元

綜上,靶材作為半導(dǎo)體、顯示面板、光伏電池等的關(guān)鍵原料,預(yù)計2025年全球市場規(guī)模將達(dá)333億美元,從下游來看,能夠認(rèn)為半導(dǎo)體靶材市場、顯示面板靶材市場以及光伏面板靶材市場未來成長空間較大,國產(chǎn)替代需求強烈。

2、HJT電池靶材有望快速實現(xiàn)國產(chǎn)替代

國產(chǎn)靶材廠商有望在HJT電池時代實現(xiàn)靶材上的彎道超車。對于異質(zhì)結(jié)電池這個全新領(lǐng)域,靶材還未大規(guī)模應(yīng)用,考慮到電池廠商與海外企業(yè)合作研發(fā)效率較低,同時隆華科技等國內(nèi)的靶材廠商品質(zhì)已經(jīng)在顯示面板領(lǐng)域得到充分展現(xiàn)。因此從HJT電池靶材應(yīng)用源頭開始,HJT電池靶材國產(chǎn)化就已先行一步。

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參考研報


1.東方證券-有色、鋼鐵行業(yè)新材料系列報告③:國產(chǎn)替代+技術(shù)革新,高端靶材需求強勁

2.東亞前海證券-綜合電力設(shè)備商行業(yè)洞悉光伏輔材產(chǎn)業(yè)鏈系列三:HJT及薄膜太陽能電池迅猛發(fā)展,光伏靶材躋身重要原材料

3.民生證券-金屬行業(yè)2023年度策略系列報告之新材料篇:材料自主可控強國之路,資源安全大勢所趨

4.國信證券-半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報告:借力國產(chǎn)替代東風(fēng),國內(nèi)半導(dǎo)體材料加速進(jìn)階

5.銀河證券-電子行業(yè)深度報告:景氣度持續(xù)向上,半導(dǎo)體國產(chǎn)替代加速進(jìn)行

6.華創(chuàng)證券-半導(dǎo)體材料行業(yè)深度研究報告:半導(dǎo)體材料景氣持續(xù),國產(chǎn)替代正當(dāng)時


靶材行業(yè)分析報告:行業(yè)壁壘、應(yīng)用細(xì)分、產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)公司深度梳理的評論 (共 條)

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