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我国靶材行业竞争现状:工艺、技术壁垒较高 政策支持产业国产替代

一、概述

靶材是高速荷能粒子轰击的目标材料,用于高能激光武器中,不同功率密度、不同输出波形、不同波长的激光与不同的靶材相互作用时,会产生不同的杀伤破坏效应,用于物理镀膜中的溅镀,主要有金属靶材和陶瓷靶材。根据不同的形状,靶材分为长靶、方靶、圆靶、管靶,而根据不同的组成成分,靶材主要分为金属、合金、陶瓷靶材,不同构成的靶材其性质大不相同,因此根据不同领域的不同需求,也衍生出多样化的靶材。

靶材主要品种

分类标准 产品类别
按形状分类 长靶、方靶、圆靶、管靶
按化学成份分类 金属靶材(纯金属钼、铝、钛、铜、钽等)、合金靶材(钼铌合金、钼钛合金、钼钽合金、镍铬合金、镍钴合金等)、陶瓷化合物靶材(氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)
按应用领域分类 半导体芯片靶材、平面显示器靶材、太阳能电池靶材、信息存储靶材、工具改性靶材、电子器件靶材、其他靶材

数据来源:观研天下整理

二、竞争分析

根据观研报告网发布的《中国靶材行业发展趋势研究与未来投资分析报告(2022-2029年)》显示由于靶材核心需求是高密度、高纯度、高均匀性,所以在不同应用领域对靶材材料的选择和性能要求也各不相同,尤其是半导体领域对靶材技术和纯度要求高。现阶段,企业对靶材研究方向主要体现在多元化、高纯度、大型化、高利用率等方面。

靶材对于不同性能有不同的高要求

性能指标 影响
纯度 靶材中的杂质和气孔中的O2和H2O在沉积过程中容易在薄膜表面形成熔滴和孔洞。因此靶材纯度越高,溅射薄膜的均匀性越好,性能越高。
致密度 靶材的致密度不仅影响溅射沉积速率、还影响薄膜的物理和力学性能。靶材致密度越高,溅射膜粒子的密度越低,放电现象越弱,薄膜的性能也越好;致密度低的靶材在溅射过程中,存在于靶材孔隙中的气体突然释放,造成大尺寸颗粒飞溅,或在成膜之后薄膜受到二次电子的轰击产生微粒,这些微粒的出现将严重影响涂层质量。
成分与结构均匀性 靶材的成分和结构均匀,在镀膜过程中才能均匀地溅射在基体上,如果均匀性不好,沉积出来的薄膜容易出现孔洞、间隙、凸起等缺陷。
晶粒尺寸和取向 靶材的晶粒尺寸越细小,沉积的薄膜厚度分布越均匀,溅射速率越快。合金靶材的溅射沉积镀膜过程中具有择优溅射现象,这将严重影响到薄膜的化学组成。
几何形状与尺寸 加工精度体现在表面粗糙度和平整度等。需要关注靶材表面有无开裂、缩孔和难熔不熔物等,表面质量缺陷对溅射镀膜均匀性影响很大。
其他性能要求 主要是对溅射靶材的热导率、电导率和热膨胀系数的要求。因溅射导致靶材的温度升高,热导率越高热量传递的越快,靶材离子的蒸发效果越好,沉积效率越高;靶材与基材的热膨胀系数的差值越小越好,借以减小热应力的影响

数据来源:观研天下整理

由于靶材对于不同性能有不同的高要求,所以工艺壁垒较高。目前,我国靶材所采用的溅射镀膜工艺均来自国外,尤其是霍尼韦尔、日矿金属等日美企业引进较多,2021年日美企业市场份额占据国内靶材70%以上。

由于靶材对于不同性能有不同的高要求,所以工艺壁垒较高。目前,我国靶材所采用的溅射镀膜工艺均来自国外,尤其是霍尼韦尔、日矿金属等日美企业引进较多,2021年日美企业市场份额占据国内靶材70%以上。

数据来源:观研天下整理

此外,在应用领域方面,不同领域使用靶材成分、用途及性能要求不同。例如,氧化铟锡(ITO)靶材是平板显示器制造领域的核心材料,是靶材中技术难度较大的产品,ITO靶材内部晶体结构需要工艺技术搭配出来,比金属靶材的工艺复杂的多,所以ITO靶材技术壁垒高。

不同领域使用靶材成分、用途及性能要求

应用领域 金属材料 主要用途 性能要求
半导体芯片 超高纯度铝、钛、铜、钽等 制备集成电路的关键原材料 技术要求最高、超高纯度金属、高精度尺寸、高集成度
平面显示器 高纯度铝、铜、钼等,掺锡氧化铟(ITO) 高清晰电视、笔记本电脑等 技术要求高、高纯度材料、材料面积大、均匀性程度高
太阳能电池 高纯度铝、铜、钼、铬等,ITO TCO薄膜 技术要求高、应用范围大
信息存储 铬基、钴基合金等 光驱、光盘等 高储存密度、高传输速度
工具改性 纯金属铬、铬铝合金等 工具、模具等表面强化 性能要求较高、使用寿命延长
电子器件 镍铬合金、铬硅合金等 薄膜电阻、薄膜电容 要求电子器件尺寸小、稳定性好、电阻温度系数小
其他领域 纯金属铬、钛、镍等 装饰镀膜、玻璃镀膜等 技术要求一般,主要用于装饰、节能

数据来源:观研天下整理

整体上来看,我国靶材行业起步时间较晚,是一个较新的行业,在工艺与生产技术方面和国外先进企业相比,存在较大差距,尤其是高纯溅射靶材市场仍然被美国、日本生产厂商所垄断。随着靶材产业向高纯度、大尺寸方向发展,国产企业需要加快研发出不同应用领域的靶材产品,才能在全球靶材市场中占据一席之地。

我国靶材行业细分领域各企业对比

名称 国家 成立日期 主要产品 应用领域 主要客户
霍尼韦尔 美国 1885年 铝、铜、钛、钽和钛铝靶材等 半导体、平面显示 /
JX金属(日矿日石金属) 日本 1992年 铜、铝、钛、钽、钨靶材、ITO靶材等 半导体、平面显示、光伏电池 /
东曹 日本 1935年 铝、铜、钽、钛、铬、ITO靶材等 半导体、太阳能光伏、平板显示、磁记录媒体
林德(普莱克斯) 美国 1907年 铝、钛、铜、钽靶材等 半导体、平面显示
三井矿业 日本 1950年 ITO、IGZO靶材 半导体、平面显示
住友化学 日本 1913年 铝靶材等 半导体
爱发科 日本 1952年 铝、铜、钼靶材等 平面显示、半导体、太阳能电池
江丰电子 中国 2005年 铝、钛、钽、钨钛靶材等 半导体(主要为超大规模集成电路领域)、平面显示、太阳能等 中芯国际、台积电、格罗方德、意法半导体、东芝、海力士、京东方、SunPower等
阿石创 中国 2002年 ITO、钼靶材等 平面显示、光学元器件、节能玻璃等 京东方、友达光电、群创光电、水晶光电、维信诺、蓝思科技、伯恩光学、高意科技等
隆华科技 中国 1995年 钼、ITO靶材等 平面显示、太阳能光伏电池、半导体等 京东方、天马微电子、TCL华星、台湾群创、信利半导体、韩国LGD等
有研亿金 中国 2000年 铜、铝、钛靶、钴、钽靶材等 半导体等 中芯国际、长江存储以及新加坡、韩国等国内外高端集成电路厂商
映日科技 中国 2015年 ITO、硅、钼靶材等 平面显示、太阳能光伏电池、半导体(LED芯片)、节能玻璃等 京东方、惠科集团、华星光电、彩虹光电、长信科技、蓝思科技、伯恩光学等
先导薄膜 中国 2017年 ITO、钼、铝、铜靶材等 平面显示、太阳能光伏电池、半导体、精密光学、数据存储及玻璃等 华星光电、京东方、友达光电等

数据来源:观研天下整理

不过,在目前的国内企业生产研发情况来看,我国靶材行业生产企业在技术、工艺及市场方面均有较大的进步,尤其是头部靶材厂商制造技术已经能够和国外企业齐平甚至超过,例如国产高纯Mo靶材、ITO靶材已实现技术突破,并且具备相对有竞争力的产业优势,扭转靶材长期依赖进口的不利局面。

同时,近年国家政策大力支持靶材国产替代,如国务院颁布《“十四五”规划和2035年远景纲要目标》,提出加强集成电路设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发,《关于支持集成电路产业和软件产业发展进口税收政策的通知》,提出对于靶材生产企业,进口国内不能生产或性能不能满足需求的自用生产性原材料、消耗品,免征进口关税。因此,在国家相关政策支持推动下,我国靶材行业技术有望取得新突破且国产化替代将加速,市场需求保持增长。(WYD)

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