應用廣泛的靶材技術壁壘高,難阻國內企業崛起

應用廣泛的靶材技術壁壘高,難阻國內企業崛起

摘要:靶材是濺射技術的核心材料,主要應用於薄膜製備工藝,終端應用領域廣泛,包括以集成電路為代表的半導體領域,平板顯示領域,以薄膜電池為代表的光伏領域,信息存儲,光學鍍膜,工具改性,電子元器件,高檔用品等對材料純度、穩定性強、顆粒分散均勻等要求極高的領域。消費電子的興起成為靶材規模增長最大的需求。

靶材產業鏈包括上游金屬提純,中游靶材製造,下游濺射鍍膜以及終端應用(見圖1)。靶材製造對上游材料純度要求非常高,國內礦產豐富,但是在提純技術方面仍有不足,提純的金屬純度不夠,因此多依賴國外企業(主要是美日企業)。國內下游製造環節逐漸興起,包括高端製造—集成電路領域,故潛在的需求增量會很可觀。

圖1 濺射靶材產業鏈圖

應用廣泛的靶材技術壁壘高,難阻國內企業崛起

(資料來源:公開資料,金智創新行業研究中心)

靶材工藝決定行業壁壘,行業集中度高

靶材原製備工藝流程複雜需經歷粉末冶煉、粉末混合、壓制成型、氣氛燒結、塑性加工、熱處理、超聲探傷、機械加工、水切割、機械加工、金屬化、綁定、超聲測試、超聲清洗、檢驗出貨共15道工序。如此複雜的工藝對控制環境要求極高,決定了靶材的高行業壁壘。此外,高純度原料被少數外資企業把控,高性能靶材製造技術和上游的提純技術被日、美幾家寡頭嚴格控制,國內企業發展緩慢。

由於技術壁壘高,且控制嚴格,靶材行業集中度高,主流廠商基本維持不變。目前市場份額主要由日、美廠商掌控,日礦金屬、霍尼韋爾、東曹、普萊克斯合佔全球80%份額(見圖2)。日礦金屬靶材覆蓋半導體、面板、磁記錄等領域,佔據全球80%的銅靶材(高性能導電靶材);東曹覆蓋全靶材,純度最高達6N9,競爭優勢明顯;霍尼韋爾靶材覆蓋較全,鈦、鋁、鉭、銅等高端靶材產品規模較大;普萊克斯是極少數擁有高純鋁提取技術的企業,其鋁靶佔有很大優勢。

圖2 全球濺射靶材市佔比

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(資料來源:公開資料,金智創新行業研究中心)

靶材應用廣泛,半導體領域靶材性能要求最高

濺射靶材的應用領域廣泛,按照分類可劃分為半導體領域、面板領域、光伏領域、記錄媒體領域等。半導體靶材市場規模僅10%,但是對材料純度要求最高,靶材純度在5N5甚至6N以上,以導電層的銅、鋁靶和阻擋層的鉭、鈦靶為代表的,高精度尺寸、高集成度的要求與高純度共同築造了半導體靶材的高壁壘,目前國內靶材龍頭江豐電子的高性能鉭靶已經供應臺積電7nm芯片製造。面板靶材市場規模最大,佔比34%,技術壁壘很高,靶材純度在5N以上,由於下游LCD、PDP和OLED面板器件鍍膜面積較大,因此對大面積和均勻性要求較高,主要有銅、鋁、鉬和ITO等系列靶材。光伏靶材主要應用於薄膜太陽能電池,技術壁壘較高,應用範圍大,材料純度大於4N,部分材料在4N5以上,鋁、銅靶用於導電層,鉬、鉻靶用於阻擋層,ITO、AZO用於透明層。記錄媒體靶材有鉻基、鈷基合金靶材,主要用於光盤、光驅、機械硬盤、磁帶等,其靶材具備高存儲密度,高傳輸速度等特性,技術要求不高,但應用規模較大(見圖3)。

圖3 靶材在各應用領域市佔比及技術壁壘分層

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(資料來源:公開資料,金智創新行業研究中心)

全球半導體靶材市場穩步增長,中國市場增速更高

靶材在半導體領域應用有兩方面,包括晶圓製造和封裝測試。近兩年,DRAM的需求推動晶圓製造的增長,從而推動全球晶圓製造材料的快速增長,半導體材料同步加速,2018年,全球半導體材料市場銷售規模達到519億美元,同比增長10.66%,其中晶圓製造材料與封測材料銷售規模分別為為322億美元,197億美元。據SEMI測算,在前幾年晶圓製造環節,靶材佔據整體材料規模的2.6%,該比例在封測環節為2.7%。據此測算,2018年全球半導體用靶材市場規模約為13.69億美元,同比增長10.55%,其中晶圓製造和封測靶材市場規模分別為8.37億美元,5.32億美元。據中國電子材料行業協會統計,2018年,中國半導體材料市場銷售規模達到793.95億元,其中晶圓製造材料銷售規模為407.8億元;封裝測試材料銷售規模為386.15億元。由此,2018年中國半導體用靶材市場晶圓製造和封裝測試市場規模分別為10.6億元,8.8億元,合計約為19.48億元,同比增長11.64%(見圖4)。

圖4 全球/中國半導體靶材市場規模與增長率

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(資料來源:公開資料,金智創新行業研究中心)

2016年以前,全球半導體市場增速放緩,材料增速下降,進入2017年之後DRAM的發展帶來了晶圓製造和封裝測試巨大的增量,半導體材料進入新的增長期,全球市場靶材增速逐漸提升。反觀中國市場,晶圓製造的崛起為上游材料的消耗一直維持一定的增長,靶材連續幾年增速在10%附近。

差距縮小,國內企業逐步突破

近幾年國內企業在靶材的高端技術領域有所突破,目前國內四家上市公司江豐電子、有研新材、阿石創、隆華科技的靶材產品在各自領域有一定體量的應用。鉭靶是尖端超大規模集成電路芯片中阻擋層(對應導電層為銅),是製造技術難度最高,品質最高的靶材,現在江豐電子的鉭靶已經被臺積電採購,用於7nm項目製造。有研新材是國內擁有自超高純金屬到靶材一體化運營的企業,在超高純金屬、其銅靶和鈷靶技術含量較高,現在有部分產品被主流製造商採購。阿石創專注PVD鍍膜,靶材方面,擁有高密度技術ITO,鋁靶和硅靶,主要用於面板領域。隆華科技旗下四豐電子擁有高純度鉬靶,主要應用於面板領域,此外ITO靶材方面也在擴產。

整體上看,國內覆蓋靶材面太窄,產能不足,而且產業鏈不完整,但是國內外靶材技術在逐漸縮小,國內靶材企業正在崛起。

圖5 國內企業主要靶材及相關應用領域

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(資料來源:公開資料,金智創新行業研究中心)

結語

靶材行業技術壁壘高,全球80%市場份額被四家企業壟斷。靶材應用領域廣泛,其中在半導體領域要求最高,包括高純度、高精度尺寸、高集成度等。近幾年全球半導體靶材市場穩步增長,中國市場增長更快。隨著靶材技術差距的縮小,國內企業逐步進入國際巨頭的供應體系,國內靶材企業正在崛起。


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