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靶材技术壁垒高,难阻国内企业崛起

李锦峰 2019-10-18 2202 0

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剖析产业发展现状

为区域/园区工作者洞悉行业发展

靶材是溅射技术的核心材料,主要应用于薄膜制备工艺,终端应用领域广泛,包括以集成电路为代表的半导体领域,平板显示领域,以薄膜电池为代表的光伏领域,信息存储,光学镀膜,工具改性,电子元器件,高档用品等对材料纯度、稳定性强、颗粒分散均匀等要求极高的领域。消费电子的兴起成为靶材规模增长最大的需求。

摘要:靶材是溅射技术的核心材料,主要应用于薄膜制备工艺,终端应用领域广泛,包括以集成电路为代表的半导体领域,平板显示领域,以薄膜电池为代表的光伏领域,信息存储,光学镀膜,工具改性,电子元器件,高档用品等对材料纯度、稳定性强、颗粒分散均匀等要求极高的领域。消费电子的兴起成为靶材规模增长最大的需求。

  靶材产业链包括上游金属提纯,中游靶材制造,下游溅射镀膜以及终端应用(见图1)。靶材制造对上游材料纯度要求非常高,国内矿产丰富,但是在提纯技术方面仍有不足,提纯的金属纯度不够,因此多依赖国外企业(主要是美日企业)。国内下游制造环节逐渐兴起,包括高端制造—集成电路领域,故潜在的需求增量会很可观。

  图1 溅射靶材产业链图

  (资料来源:公开资料,五度易链行业研究中心)

靶材工艺决定行业壁垒,行业集中度高

  靶材原制备工艺流程复杂需经历粉末冶炼、粉末混合、压制成型、气氛烧结、塑性加工、热处理、超声探伤、机械加工、水切割、机械加工、金属化、绑定、超声测试、超声清洗、检验出货共15道工序。如此复杂的工艺对控制环境要求极高,决定了靶材的高行业壁垒。此外,高纯度原料被少数外资企业把控,高性能靶材制造技术和上游的提纯技术被日、美几家寡头严格控制,国内企业发展缓慢。

  由于技术壁垒高,且控制严格,靶材行业集中度高,主流厂商基本维持不变。目前市场份额主要由日、美厂商掌控,日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯合占全球80%份额(见图2)。日矿金属靶材覆盖半导体、面板、磁记录等领域,占据全球80%的铜靶材(高性能导电靶材);东曹覆盖全靶材,纯度最高达6N9,竞争优势明显;霍尼韦尔靶材覆盖较全,钛、铝、钽、铜等高端靶材产品规模较大;普莱克斯是极少数拥有高纯铝提取技术的企业,其铝靶占有很大优势。

  图2 全球溅射靶材市占比

  (资料来源:公开资料,五度易链行业研究中心)

靶材应用广泛,半导体领域靶材性能要求最高

  溅射靶材的应用领域广泛,按照分类可划分为半导体领域、面板领域、光伏领域、记录媒体领域等。半导体靶材市场规模仅10%,但是对材料纯度要求最高,靶材纯度在5N5甚至6N以上,以导电层的铜、铝靶和阻挡层的钽、钛靶为代表的,高精度尺寸、高集成度的要求与高纯度共同筑造了半导体靶材的高壁垒,目前国内靶材龙头江丰电子的高性能钽靶已经供应台积电7nm芯片制造。面板靶材市场规模最大,占比34%,技术壁垒很高,靶材纯度在5N以上,由于下游LCD、PDP和OLED面板器件镀膜面积较大,因此对大面积和均匀性要求较高,主要有铜、铝、钼和ITO等系列靶材。光伏靶材主要应用于薄膜太阳能电池,技术壁垒较高,应用范围大,材料纯度大于4N,部分材料在4N5以上,铝、铜靶用于导电层,钼、铬靶用于阻挡层,ITO、AZO用于透明层。记录媒体靶材有铬基、钴基合金靶材,主要用于光盘、光驱、机械硬盘、磁带等,其靶材具备高存储密度,高传输速度等特性,技术要求不高,但应用规模较大(见图3)。

  图3 靶材在各应用领域市占比及技术壁垒分层

  (资料来源:公开资料,五度易链行业研究中心)

全球半导体靶材市场稳步增长,中国市场增速更高

  靶材在半导体领域应用有两方面,包括晶圆制造和封装测试。近两年,DRAM的需求推动晶圆制造的增长,从而推动全球晶圆制造材料的快速增长,半导体材料同步加速,2018年,全球半导体材料市场销售规模达到519亿美元,同比增长10.66%,其中晶圆制造材料与封测材料销售规模分别为为322亿美元,197亿美元。据SEMI测算,在前几年晶圆制造环节,靶材占据整体材料规模的2.6%,该比例在封测环节为2.7%。据此测算,2018年全球半导体用靶材市场规模约为13.69亿美元,同比增长10.55%,其中晶圆制造和封测靶材市场规模分别为8.37亿美元,5.32亿美元。据中国电子材料行业协会统计,2018年,中国半导体材料市场销售规模达到793.95亿元,其中晶圆制造材料销售规模为407.8亿元;封装测试材料销售规模为386.15亿元。由此,2018年中国半导体用靶材市场晶圆制造和封装测试市场规模分别为10.6亿元,8.8亿元,合计约为19.48亿元,同比增长11.64%(见图4)。

  图4 全球/中国半导体靶材市场规模与增长率

  (资料来源:公开资料,五度易链行业研究中心)

  2016年以前,全球半导体市场增速放缓,材料增速下降,进入2017年之后DRAM的发展带来了晶圆制造和封装测试巨大的增量,半导体材料进入新的增长期,全球市场靶材增速逐渐提升。反观中国市场,晶圆制造的崛起为上游材料的消耗一直维持一定的增长,靶材连续几年增速在10%附近。

差距缩小,国内企业逐步突破

  近几年国内企业在靶材的高端技术领域有所突破,目前国内四家上市公司江丰电子、有研新材、阿石创、隆华科技的靶材产品在各自领域有一定体量的应用。钽靶是尖端超大规模集成电路芯片中阻挡层(对应导电层为铜),是制造技术难度最高,品质最高的靶材,现在江丰电子的钽靶已经被台积电采购,用于7nm项目制造。有研新材是国内拥有自超高纯金属到靶材一体化运营的企业,在超高纯金属、其铜靶和钴靶技术含量较高,现在有部分产品被主流制造商采购。阿石创专注PVD镀膜,靶材方面,拥有高密度技术ITO,铝靶和硅靶,主要用于面板领域。隆华科技旗下四丰电子拥有高纯度钼靶,主要应用于面板领域,此外ITO靶材方面也在扩产。

  整体上看,国内覆盖靶材面太窄,产能不足,而且产业链不完整,但是国内外靶材技术在逐渐缩小,国内靶材企业正在崛起。

  图5 国内企业主要靶材及相关应用领域

  (资料来源:公开资料,五度易链行业研究中心)

结语

  靶材行业技术壁垒高,全球80%市场份额被四家企业垄断。靶材应用领域广泛,其中在半导体领域要求最高,包括高纯度、高精度尺寸、高集成度等。近几年全球半导体靶材市场稳步增长,中国市场增长更快。随着靶材技术差距的缩小,国内企业逐步进入国际巨头的供应体系,国内靶材企业正在崛起。


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