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1、 1/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 靶材靶材行业深度:行业深度:行业壁垒、应用细分、行业壁垒、应用细分、产业产业链及相关公司深度梳理链及相关公司深度梳理 20 世纪 90 年代以来靶材已蓬勃发展成为一个专业化产业,中国及亚太地区靶材的需求占有世界 70%以上的市场份额。大量不同的沉积技术用来沉积生长各种薄膜,靶材是制作薄膜的关键,品质的好坏对薄膜的意义重大。目前高端品质靶材主要由:日本,德国和美国生产,我国靶材产业起步较晚,在产品质量与精细标准上与国外有不少的差距,国内也对靶材也积极投入了大量钻研与开发,经过这几年
2、的发展涌现出了一批在靶材行业优秀的公司,未来有望推动靶材行业国产化发展。本文将从靶材的概念概念切入,了解靶材的工作原理工作原理及分类,分类,并对靶材行业的现现状、壁垒、状、壁垒、产业链及相关公产业链及相关公司司以及下游各应用领域下游各应用领域进行详细梳理,希望对大家了解靶材行业有所启发。目录目录 一、行业概述.1 二、行业现状.3 三、行业壁垒.5 四、产业链分析.6 五、应用领域细分.9 六、相关公司.26 七、趋势展望.27 八、参考研报.27 一、一、行业概述行业概述 1、概念概念 靶材是用物理气相沉积(PVD)技术沉积薄膜需要用到的原材料。PVD 分为溅射法和蒸镀法。溅射法是利用离子源
3、产生的离子,在真空中加速聚集成高速离子流,轰击固体表面,离子和固体表面的原子发生动能交换,使固体表面的原子离开靶材并沉积在基材表面,从而形成纳米(或微米)薄膜。被轰击的固体是 PVD 沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。靶材质量的好坏对薄膜的性能起着至关重要的决定作用。真空蒸发镀膜是指在真空条件下,利用膜材加热装置(称为蒸发源)的热能,通过加热蒸发某种物质使其沉积在基板材料表面的一种沉积技术。被蒸发的物质是用真空蒸发镀膜法沉积薄膜材料的原材料,称 2/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 之为蒸镀材料。真空蒸发镀膜技术具有简单便利、操作方便、成膜速度快等
4、特点,主要应用于小尺寸基板材料的镀膜。2、分类、分类 溅射靶材种类多样,下游应用广泛。溅射靶材种类多样,下游应用广泛。从分类上来看,溅射靶材主要按形状、化学成分、应用领域这三个标准分类。形状分类中形状分类中,主要分为长靶、方靶、圆靶。化学成分分类中化学成分分类中,主要分为金属靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材;应用领域分类中应用领域分类中,主要分为半导体芯片靶材、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、电子器件靶材等。从应用场景来看从应用场景来看,溅射靶材主要应用于半导体芯片、平面显示器、太阳能电池、信息存储、工具改性、电子器件等领域。其中半导体芯片、平板显示器和光伏电池领域对
5、于靶材纯度、稳定性要求非常高,主要采用高纯靶材。半导体芯片对靶材的要求最高,一般要求靶材纯度在 99.9995%(5N5)以上,平板显示器要求靶材纯度一般在 99.999%(5N)级别,光伏电池要求靶材纯度一般在 99.99%(4N)以上。eZeZfVfVbUfYbZcW9PbPaQsQmMpNsRiNoOmPlOnMpNaQsQnPvPmRqOwMmPqR 3/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 二、行业现状二、行业现状 1、国内外靶材市场规模不断扩大国内外靶材市场规模不断扩大 自 2016 年以来,全球靶材市场规模从 113 亿美元上升至 19
6、6 亿美元,年增长率基本保持在 15%左右。中商产业研究院数据显示,2021 年靶材市场规模增长率有所放缓,大约在 8%左右,市场规模将达到213 亿美元。中国靶材市场规模同样保持快速增长。2016-2020 年,中国靶材市场规模从 177 亿元增长至 337 亿元,增长率基本保持在 17%左右。4/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2、美日公司掌控全球靶材市场美日公司掌控全球靶材市场 靶材市场集中度高,主要被世界巨头垄断。靶材市场集中度高,主要被世界巨头垄断。由于溅射镀膜工艺起源于国外,国外靶材公司相较于国内拥有更长时间的成长历史和技术积淀,在
7、靶材市场处于主导地位,目前,全球溅射靶材市场主要有四家企业,分别是 JX 日矿金属日矿金属、霍尼韦尔霍尼韦尔、东曹东曹和普莱克斯普莱克斯,市场份额分别为 30%、20%、20%和 10%,合计垄断了全球 80%的市场份额。其中美日跨国集团产业链完整,囊括金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用各个环节,具备规模化生产能力,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,在中高端半导体溅射靶材领域优势明显。3、国内市场起步较晚,少数厂商突破技术门槛国内市场起步较晚,少数厂商突破技术门槛 资金、技术、人才等客观条件的限制,给国内高纯溅射靶材产业发展带来了很大的阻碍。目前,国内多数厂商仍存
8、在技术水平低、企业规模小、产业布局分散的问题。国内溅射靶材也主要应用于中低端产品,市场处于开拓初期。国内企业虽然处于国产替代初期,但头部厂商成长迅速,如江丰电子江丰电子、隆华科技隆华科技、阿石创阿石创、有研新材有研新材等公司掌握了溅射靶材生产的核心技术,国产铝、铜、钼等靶材逐渐崭露头角,填补了国内在溅射靶材领域的空白,在下游各领域打开了一定市场。5/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 4、政策推动靶材国产化政策推动靶材国产化 国家政策推进靶材发展,推动靶材国产化。国家政策推进靶材发展,推动靶材国产化。近年来,国家不断出台新的政策法规,来推动靶材行业
9、国产化的发展,特别是集成电路产业的靶材国产化。2021 年颁布的“十四五”规划和 2035 年远景目标纲要中,重点提到了集成电路攻关方面,高纯靶材为重点攻关方向之一,国家政策的大力扶持进一步助力靶材产业的国产替代发展。三、三、行业壁垒行业壁垒 拥有技术、客户、资金、人才壁垒,行业护城河明显。1、技术壁垒技术壁垒 高纯溅射靶材属于技术密集型产业,对生产技术、机器设备、工艺流程和工作环境都提出了非常严格的要求。长期以来,以美国、日本为代表的溅射靶材生产商在掌握核心技术以后,执行非常严格的保密和专利授权措施,这对新进入行业的企业设定了较高的技术门槛,尤其对于新产品开发来说,不仅开发周期较长,而且技术
10、要求高,这就为溅射靶材生产企业的研发能力、技术水平和生产工艺提出了更高的标准。2、资金壁垒资金壁垒 高纯溅射靶材研发及生产的特点为投入高、周期长。产品从研究开发、性能检测到最终产品的销售,需要投入大量的资金和时间,建造现代化的生产厂房和试验室,引进先进的研发生产设备和精密的检验测量仪器。随着靶材下游应用领域的技术迭代速度加快,尤其是终端电子消费品的市场竞争加剧,生产技术标准日趋严格,高纯溅射靶材生产企业在产品研发、生产等方面需持续投入资金保持市场竞争力,因而资金门槛亦持续提升。3、客户认证壁垒客户认证壁垒 6/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 高
11、纯溅射靶材技术含量高,其产品质量、性能指标直接决定了终端产品的品质和稳定性,属于客户的关键材料。下游客户对溅射靶材供应商的认证过程主要包括供应商初评、产品报价、样品检测、小批量试用、稳定性检测、批量生产等阶段,过程较为苛刻。供应商从新产品开发到实现批量供货的周期较长。同时新进入者需在技术水平、产品质量、后续服务和供应价格等方面显著超过原有供应商,才有获取业务合作机会的可能性。以半导体靶材为例,客户认证周期一般需要 2-3 年,且采取供应商份额制,新进入行业的企业面临着较高的客户认证壁垒。显示面板行业客户认证周期也高达 1-2 年。4、人才壁垒人才壁垒 高纯溅射靶材研发和制造需要大批具有深厚专业
12、背景、丰富实践经验的高层次技术人才,具备复合型的专业知识结构和较强的学习能力,对行业技术发展趋势有准确的把握,还需要在实际的工艺环境中长期积累应用经验,深刻理解生产工艺的关键技术环节,才能开发出满足下游客户需求的产品。四四、产业链分析、产业链分析 靶材产业链来看,溅射靶材的生产可分为金属提纯、靶材制造、溅射镀膜、终端应用四个环节。1、金属提纯金属提纯 上游材料端,用铝、铜、钽、钛等金属以金属提纯方式形成高纯金属,作为靶材制造的原材料。高纯度乃至超高纯度的金属材料是生产高纯金属靶材的基础,靶材杂质含量过高会直接影响沉积薄膜的性能,高纯金属提纯技术是靶材行业的核心壁垒之一,单纯的金属提纯无法满足靶
13、材要求,而超高纯铜、超高纯铝等核心技术多掌握在霍尼韦尔霍尼韦尔、日矿日矿、东曹东曹等美、日企业手中,并且持有专有技术,但近年来我国部分企业在金属提纯方面已经取得了较大进步,江丰电子江丰电子和阿石创阿石创在铝靶材领域、隆华科技隆华科技在钼靶材和ITO 靶材领域、有研新材有研新材在铜靶材均有突破。7/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2、靶材制造靶材制造 靶材制造环节是将高纯金属通过加工形成溅射靶材。靶材制造环节是将高纯金属通过加工形成溅射靶材。靶材制造环节是在溅射靶材产业链条中对生产设备靶材制造环节是在溅射靶材产业链条中对生产设备及技术工艺要求最高
14、的环节,溅射薄膜的品质对下游产品的质量具有重要影响。及技术工艺要求最高的环节,溅射薄膜的品质对下游产品的质量具有重要影响。靶材制造环节首先需要根据下游应用领域的性能需求进行工艺设计,然后进行反复的塑性变形、热处理来控制晶粒、晶向等关键指标,再经过水切割、机械加工、金属化、超生测试、超声清洗等工序。溅射靶材制造所涉及的工序精细且繁多,工序流程管理及制造工艺水平将直接影响到溅射靶材的质量和良品率。目前制备靶材的方法主要有铸造法和粉末冶金法。目前制备靶材的方法主要有铸造法和粉末冶金法。粉末冶金法主要有热等静压法、热压法、冷压-烧结法三种方法,通过将各种原料粉混合再烧结成形的方式得到靶材,该方法优点是
15、靶材成分较为均匀、机械性能好、生产效率高、节约原材料成本,缺点是含氧量量高、密度低。熔融铸造法主要有真空感应熔炼、真空电弧熔炼、真空电子束熔炼等方法,通过机械加工将熔炼后的铸锭制备成靶材,该制造方法的优点是靶材杂质含量低、密度高、可大型化,缺点是对两种合金密度相似度要求高、较难做到成分均匀化。8/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 高纯溅射靶材制备国外厂商主要有日矿金属日矿金属、霍尼韦尔霍尼韦尔、东曹东曹、普莱克斯普莱克斯等,中国厂商主要有江丰电子江丰电子、有研新材有研新材(有研亿金)、阿石创阿石创等。3、溅射镀膜溅射镀膜 溅射机台长期被美国、日本
16、等跨国集团垄断。溅射机台长期被美国、日本等跨国集团垄断。在溅射镀膜过程中,溅射靶材需要安装在机台中完成溅射反应,溅射机台专用性强、精密度高,市场长期被美国、日本跨国集团垄断,主要厂商包括美国AMAT(应用材料)、日本爱发科爱发科、日本 ANELVA、美国瓦里安瓦里安等。具体来看,镀膜设备大体可分成真空形成系统、发射源和沉积系统、沉积环境控制系统、监控系统、传动机构系统 5 部分,但目前国产供应商多集中在中低端产品,中高端市场占比极小。如发射源和沉积系统,尽管国内有能力制作热蒸发系统,但普遍使用的电子枪系统和溅射电源设备依然依赖进口,而在 RF 离子源方面,已有国内企业打破技术封锁成功研发出高端
17、国产设备。4、终端应用终端应用 数据显示,全球靶材下游市场中,平板显示占比最高,达 34%,其次是记录媒体和太阳能电池,分别达29%、21%,半导体则占 10%。中国靶材应用市场中,占比较高的同样为平板显示、记录媒体,分别达 9/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 49%、28%,半导体和太阳能电池则分别占 9%、8%。下游应用领域市场的不断发展和扩大,将为靶材市场提供新的增长动力,推动靶材产业的发展。五、应用领域五、应用领域细分细分 1、半导体靶材半导体靶材:产业转移加速靶材国产替代,技术革新推动铜钽需求提:产业转移加速靶材国产替代,技术革新推动
18、铜钽需求提升升 半导体芯片行业是金属溅射靶材的主要应用领域之一,也是对靶材的成分、组织和性能要求最高的领域,半导体芯片行业是金属溅射靶材的主要应用领域之一,也是对靶材的成分、组织和性能要求最高的领域,靶材纯度要求通常达靶材纯度要求通常达 99.9995%(5N5)甚至)甚至 99.9999%(6N)以上。)以上。半导体芯片的制作分为芯片设计、晶圆制造、芯片封装和芯片测试四大环节,其中,在晶圆制造和芯片封装这两个环节中都需要用到金属溅射靶材。靶材在晶圆制造环节主要被用作金属溅镀,常采用 PVD 工艺进行镀膜,通常使用纯度在 5N5 及以上的铜靶、铝靶、钽靶、钛靶以及部分合金靶等;靶材在芯片封装环
19、节常用作贴片焊线的镀膜,常采用高纯及超高纯金属铜靶、铝靶、钽靶等。半导体芯片用金属溅射靶材的作用,就是给芯片上制作传递信息的金属导线。半导体芯片用金属溅射靶材的作用,就是给芯片上制作传递信息的金属导线。具体工艺过程为,在完成溅射工艺后,使各种靶材表面的原子一层一层地沉积在半导体芯片的表面上,然后再通过的特殊加工工艺,将沉积在芯片表面的金属薄膜刻蚀成纳米级别的金属线,将芯片内部数以亿计的微型晶体管相互连接起来,从而起到传递信号的作用。10/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 半导体靶材市场在半导体晶圆制造材料市场中占比约半导体靶材市场在半导体晶圆制造
20、材料市场中占比约 2.6%,在封装材料市场中占比约,在封装材料市场中占比约 2.7%。据 SEMI统计,2011-2015 年,在晶圆制造材料中,溅射靶材约占晶圆制造材料市场的 2.6%。在封装测试材料中,溅射靶材约占封装测试材料市场的 2.7%。全球半导体靶材市场规模与全球半导体材料市场规模变化趋势相近。(1)需求:晶圆产能加速向中国大陆转移,需求:晶圆产能加速向中国大陆转移,21-25 年我国靶材需年我国靶材需求增速或达求增速或达 9.2%1)全球半导体靶材市场规模预测全球半导体靶材市场规模预测 半导体行业已步入新一轮景气周期,预计半导体行业已步入新一轮景气周期,预计 2025 年全球半导
21、体晶圆制造材料销售额预计将达到年全球半导体晶圆制造材料销售额预计将达到 604 亿亿美元,封装材料销售额将达到美元,封装材料销售额将达到 248 亿美元。亿美元。根据 wind 及 SEMI 数据显示,2011-2020 年,全球半导体晶圆制造材料销售额年均复合增长率为 4.1%,封装材料销售额年均复合增长率为-1.6%,2020 年,因5G 普及、新冠肺炎疫情推升宅经济需求,全球半导体需求攀高,全球半导体材料销售额年增 4.9%至553 亿美元,其中晶圆制造材料占比 63%,销售额为 349 亿美元;半导体封装材料 204 亿美元。据Gartner,经过 2019 年的周期性调整,半导体行业
22、已步入新一轮景气周期。若 2020-2025 年全球半导体晶圆制造材料销售额 CAGR 与 IC Insights 预测全球晶圆制造市场规模CAGR 基本保持一致,为 11.6%,预计 2025 年全球半导体晶圆制造材料销售额预计将达到 604 亿美元,同时若 21-25 年全球半导体封测材料销售额 CAGR 与 Frost&Sullivan 预测全球封测行业市场规模 CAGR保持一致,为 4.0%,封装材料销售额将达到 248 亿美元。11/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 假设 2016-2025 年溅射靶材占晶圆制造材料销售额的比例维持在
23、2.6%。在封装测试材料中,溅射靶材占封装测试材料的比例维持在 2.7%。预计预计 2025 年全球半导体靶材市场规模将达到年全球半导体靶材市场规模将达到 22.4 亿美元。亿美元。2)中国半导体靶材市场规模预测中国半导体靶材市场规模预测 半导体产业加速向国内转移,靶材行业正步入快速发展期,预计半导体产业加速向国内转移,靶材行业正步入快速发展期,预计 2025 年我国半导体靶材市场规模将达年我国半导体靶材市场规模将达到到 43 亿元(折合亿元(折合 6.7 亿美元)。亿美元)。在政府政策的支持和我国相对巨大的成本及市场优势下,半导体从正加速向中国大陆转移,一方面包括台积电、联电等在内的多家晶圆
24、代工企业将在大陆投放产线,另一方面大陆晶圆代工厂包括中芯国际、华力微电子等也有多条产线投产。随着半导体晶圆产能陆续向中国转移,国内半导体制造行业的体量将迅速扩张,靶材行业也步入了快速发展期,据 MIR 睿工业数据显示,2020 年我国半导体靶材市场规模约 29.86 亿元(折合 4.33 亿美元),2013-2020 年 CAGR 约 16.15%。据 IC Insights 的预测,到 2025 年中国大陆半导体芯片市场规模将达到 2230 亿美元,2020-2025 年间的年复合增长率将达 9.2%。若半导体材料增速与大陆生产半导体芯片市场规模增速持平,且 2021-2025 年靶材在半导
25、体材料销售额中的占比与 2020 年持平,维持在 4.5%。预计 2025 年我国半导体靶材市场规模将达到 43 亿元(折合 6.7 亿美元)。12/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告(2)供给:日美厂商占比约占供给:日美厂商占比约占 90%,国产铜、铝等靶材已取得定点突破,国产铜、铝等靶材已取得定点突破 日矿金属、东曹公司以及美国的霍尼韦尔、普莱克斯公司,四家靶材制造国际巨头,占据了全球半导体日矿金属、东曹公司以及美国的霍尼韦尔、普莱克斯公司,四家靶材制造国际巨头,占据了全球半导体芯片用靶材市场约芯片用靶材市场约 90%的份额。的份额。在政策引导
26、和支持下,我国半导体用铜、铝、钛等靶材已实现定点突破,江丰电子(铝靶、钛靶、钽在政策引导和支持下,我国半导体用铜、铝、钛等靶材已实现定点突破,江丰电子(铝靶、钛靶、钽靶)、有研新材(铜靶、钴靶)是国内半导体用溅射靶材的龙头企业。靶)、有研新材(铜靶、钴靶)是国内半导体用溅射靶材的龙头企业。截至 22 年 4 月,江丰电子江丰电子拥有半导体或平板显示用高纯铝靶材 36920 块、高纯钛靶材 11895 块、高纯铜靶材 1000 块、高纯钨靶材500 块、高纯钴靶材 1000 块,高纯钽靶材 4614 块。2021 年 12 月公司向特定对象发行股票拟募集资金总额不超过 16.52 亿元,用于建设
27、宁波江丰电子年产 5.2 万个超大规模集成电路用超高纯金属溅射靶材产业化项目、浙江海宁年产 1.8 万个超大规模集成电路用超高纯金属溅射靶材产业化项目。项目建成后预计将新增 7 万块半导体靶材产能。有研新材有研新材拥有约 2 万吨半导体产能。公司年产 30 吨集成电路用超高纯铜新材料项目也正稳步推进,此外 2022 年 3 月公司也发布了有研亿金靶材扩产项目公告,拟投资6.46 亿元新建山东德州新建生产基地和改扩建昌平基地项目,预计将在 2025 年底前达产,项目达产后公司产能将扩充 73000 块/年。(3)应用趋势:下游技术革新,溅射靶材逐步向大尺寸、多品种、高纯度化发展应用趋势:下游技术
28、革新,溅射靶材逐步向大尺寸、多品种、高纯度化发展 溅射靶材的技术发展趋势与下游应用领域的技术革新息息相关,随着应用市场在薄膜产品或元件上的技术进步,溅射靶材也需要随之变化,随着半导体技术的不断发展,集成电路中的晶体管和线宽的尺寸越来越小。芯片制程工艺已经从 130nm 提升至 7nm,与之对应的晶圆尺寸也已实现了 8 英寸到 12 英寸的转变,此外台积电台积电、三星三星等企业也正在加速推进更高端的芯片制程工艺研发与生产。为了满足现代芯片高精度、小尺寸的需求,对电极和连接器件的布线金属薄膜的性能要求越来越高,这就对溅射靶材的性能提出了更高的要求。推动溅射靶材逐步向大尺寸、多品种、高纯度化发展。1
29、)大尺寸大尺寸 大尺寸是靶材的重要发展方向,但随尺寸增加,靶材在晶粒晶向控制难度呈指数级增加,对技术要求就大尺寸是靶材的重要发展方向,但随尺寸增加,靶材在晶粒晶向控制难度呈指数级增加,对技术要求就越高。越高。晶圆尺寸越大,可利用效率越高。12 英寸晶圆拥有较大的晶方使用面积,得以达到效率最佳化,相对于 8 英寸晶圆而言,12 英寸的可使用面积超过两倍。大尺寸晶圆要求靶材也朝着大尺寸方向发展。2)多品种多品种 半导体芯片行业常用的金属溅射靶材主要种类包括:铜、钽、铝、钛、钴和钨等高纯溅射靶材,以及镍半导体芯片行业常用的金属溅射靶材主要种类包括:铜、钽、铝、钛、钴和钨等高纯溅射靶材,以及镍铂、钨钛
30、等合金类的溅射靶材,其中铝与铜为两大主流导线工艺。铂、钨钛等合金类的溅射靶材,其中铝与铜为两大主流导线工艺。目前芯片生产所使用的主流工艺中同时存在铝和铜两种导线工艺,一般来说 110nm 晶圆技术节点以上使用铝导线,110nm 晶圆技术节点以下使用铜导线。钛靶和铝靶通常配合起来使用,常作为铝导线的阻挡层的薄膜材料,钽靶则配合铜靶使用,作为铜导线的阻挡层的薄膜材料。随着晶圆制造朝着更小的制程方向发展,铜导线工艺的应用量在逐步增大,因此,铜随着晶圆制造朝着更小的制程方向发展,铜导线工艺的应用量在逐步增大,因此,铜和钽靶材的需求将和钽靶材的需求将有望持续增长。有望持续增长。在晶圆制程选择上,从全球晶
31、圆厂产能建设情况来看,12 寸晶圆厂是目前主流建设方向。随着晶圆制造朝着更小的制程方向发展,铜导线由于具有更低的电迁移效应,及更低的电阻,有降低功耗、提高运算速度等作用,应用量在逐步增大。据 SEMI 数据显示,如今 12 英寸晶圆约占 64%,8 英寸晶圆占比达 26%,其他尺寸晶圆占比 10%。12 英寸晶圆已经成为市场的主流。但传统的铝靶由于在可靠性和抗干扰性等方面的性能依然较为突出,也仍然具有巨大的市场空间。但传统的铝靶由于在可靠性和抗干扰性等方面的性能依然较为突出,也仍然具有巨大的市场空间。如汽车电子领域的芯片大量使用铝钛材料的 110nm 以上工艺以确保可靠性。因此,芯片制程工艺的
32、进步并 13/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 不意味着原有制程工艺及其材料被淘汰,因可靠性、抗干扰性、低成本等优势,110nm 以上技术节点的芯片产品也具有巨大的市场空间。3)高纯化高纯化 高纯度甚至超高纯度靶材是高端集成电路半导体芯片的必备材料,通常半导体靶材纯度要求通常达高纯度甚至超高纯度靶材是高端集成电路半导体芯片的必备材料,通常半导体靶材纯度要求通常达99.9995%(5N5)甚至)甚至 99.9999%(6N)以上。)以上。在下游应用领域中,半导体产业对溅射靶材和溅射薄膜的品质要求最高,随着更大尺寸的硅晶圆片制造出来,相应地要求溅射靶
33、材也朝着大尺寸方向发展,同时也对溅射靶材的晶粒晶向控制提出了更高的要求。溅射薄膜的纯度与溅射靶材的纯度密切相关,为了满足半导体更高精度、更细小微米工艺的需求,所需要的溅射靶材纯度不断攀升,通常半导体靶材纯度要求通常达 99.9995%(5N5)甚至 99.9999%(6N)以上。目前国内溅射靶材的高纯金属原料多数依靠日美进口。但部分企业在部分金属提纯方面已取得了重大突破。全球范围内,美、日等国凭借着先发优势和技术专利壁垒,依托先进的提纯技术在产业链中居于十分有利的地位,议价能力强,国内溅射靶材的高纯金属原料多数也依靠日美进口。但经过多年的靶材技术开发,近年来部分企业已在部分金属提纯方面已取得了
34、重大突破,已开始逐步实现国产替代。14/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2、平板显示靶材:国产替代平板显示靶材:国产替代+产品迭代,我国显示面板靶材需求有望持续产品迭代,我国显示面板靶材需求有望持续高速高速 若根据工艺的不同,若根据工艺的不同,平面显示平面显示行业用靶材也可大致分为溅射用靶材和蒸镀用靶材。其中溅射用靶材主要行业用靶材也可大致分为溅射用靶材和蒸镀用靶材。其中溅射用靶材主要为为 Cu、Al、Mo 和和 IGZO(氧化铟镓)氧化铟镓)等材料。等材料。IGZO 为 TFT 激活层,一般用于手机 LTPO OLED 技术和大尺寸 OLED
35、 技术。IGZO 也可以被用于 LCD 的制造和 X-ray 探测器的制造。在国内的 LCD 生产中,BOEB18 和 B19 用 IGZO 作为 TFT 激活层。在老旧产线中,京东方京东方也利用 IGZO 来替代 a-Si 以生产精度更高的 X-ray 探测器。ITO 和 IZO 为透明导电电极。其中 ITO 被广泛的运用于 OLED 和 LCD 的制造中,而 IZO 时而会被用于顶发射 OLED 的阴极来使用。Cu、Al、Mo 和 Ti 等金属则做为金属走线,被广泛的运用于 Array 的 TFT 生产中,其中钼或者合金材料靶材常作为 OLED 器件的阴极使用,此外铝靶也可作为阴极使用。蒸
36、镀用靶材一般为蒸镀用靶材一般为 Ag 和和 Mg 两种金属。两种金属。Ag 和 Mg 合金一般用于小尺寸 OLED 面板产线中的阴极制作。除此以外,Ag 也可以作为顶发射 OLED 器件中的阳极反射层使用。15/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 其中薄膜晶其中薄膜晶体管液晶显示面板(体管液晶显示面板(TFT-LCD)是当前的主流平面显示技术,金属溅射靶材则是制造)是当前的主流平面显示技术,金属溅射靶材则是制造TFT-LCD 过程中最关键的材料之一。过程中最关键的材料之一。薄膜晶体管阵列的制作原理,是在真空条件下,利用离子束流去轰击固体,使固体表面
37、的原子电离后沉积在玻璃基板上,经过反复多次的“沉积+刻蚀”,一层层(一般为 712 层)地堆积制作出薄膜晶体管阵列。这种被轰击的固体,即用溅射法沉积薄膜的原材料,就被称作溅射靶材。除 LCD 外,近年来快速发展的近年来快速发展的 OLED 面板产业靶材需求增长也十分明显。面板产业靶材需求增长也十分明显。OLED 典型结构是在氧化铟锡(ITO)玻璃上制作一层几十纳米厚的发光材料,ITO 透明电极作为器件的阳极,钼或者合金材料作为器件的阴极。平板显示制造中主要使用的靶材为钼铝铜金属靶材和氧化铟锡(平板显示制造中主要使用的靶材为钼铝铜金属靶材和氧化铟锡(ITO)靶材,部分平板显示企业也会用)靶材,部
38、分平板显示企业也会用到钛靶、钽靶、铌靶、铬靶以及银靶等。其中钼靶材和到钛靶、钽靶、铌靶、铬靶以及银靶等。其中钼靶材和 ITO 靶材合计需求占比在靶材合计需求占比在 60%70%左右。但左右。但由于各家企业所采用的溅射工艺不同,其所选的溅射靶材也有区别。由于各家企业所采用的溅射工艺不同,其所选的溅射靶材也有区别。如,京东方用铜靶、铝靶、钼靶和钼铌靶,韩国三星用钽靶、钛靶,但不用钼铌靶,中电熊猫用钛靶,但不用钼靶、钽靶等。以 8.5 代液晶显示面板生产线为例,一条 8.5 代线每年靶材的大致消耗 120 套铝靶、110 套铜靶、60 套钼靶、5 套钼铌 10 靶。此外据新材料产业新型显示产业的 I
39、TO 靶材市场探讨,目前国内单条 8.5 代线 ITO 靶材年需求量约 40 吨,6 代线 ITO 靶材年需求量约 20 吨。16/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告(1)需求:预计需求:预计 25 年我国市场规模约为年我国市场规模约为 50 亿美元,亿美元,21-25 年年 CAGR 为为 18.9%受益平板显示面板需求上涨和我国平板显示面板国产替代提升,预计受益平板显示面板需求上涨和我国平板显示面板国产替代提升,预计 2025 年我国年我国 FDP 用靶材市场规用靶材市场规模将达到模将达到 320 亿元(折合约亿元(折合约 50 亿美元),亿美
40、元),预计 21-25 年 CAGR 为 18.9%。整体来看,全球显示面板出货量增长已趋于平稳,参考 Frost&Sullivan 数据,2021-2025 年全球显示面板出货量增速不断降低,预计 2024 年全球显示面板出货量将达到 2.73 亿平方米,2020-2024 年年均复合增速仅为 2.9%。我国平板显示面板出货量增速明显快于全球显示面板增速,2020-2024 年年均复合增速为 6.3%,国产替代趋势明显,预计 2024 年我国显示面板出货量将占全球显示面板出货量的 42.5%。受益平板显示面板需求上涨和我国平板显示面板国产替代提升,我国显示面板靶材市场预计也将保持较快增长,参
41、考 IHS 预测,预计 2025 年我国 FDP 用靶材市场规模将达到 320 亿元(折合约 50 亿美元),预计 21-25 年 CAGR 为 18.9%。在全球显示面板靶材中的占比将提升到 57.7%。(2)供给:日企占据国内市场主导地位,国产替代逐渐提速)供给:日企占据国内市场主导地位,国产替代逐渐提速 我国显示面板靶材高度依赖进口,日企在国内市场仍然占据主导地位,但国产替代逐渐提速。我国显示面板靶材高度依赖进口,日企在国内市场仍然占据主导地位,但国产替代逐渐提速。当前该领域竞争格局以攀时攀时、世泰科世泰科、贺利氏贺利氏、爱发科爱发科、住友化学住友化学、JX 金属金属等为代表的国外少数几
42、家跨国集团占据主导地位,其中攀时、世泰科等厂商是全球钼靶材的主要供应商,住友化学、爱发科等厂商占据了全球铝靶材的大部分市场,三井矿业三井矿业、JX 金属、优美科优美科等厂商是全球 ITO 靶材的主要供应商,爱发科、JX 金属等厂商是全球铜靶材的主要供应商。国内以隆华科技隆华科技、江丰电子江丰电子、阿石创阿石创、有研新材有研新材、先导稀先导稀材材为主,国产替代正逐渐加速。1)铝靶铝靶 目前国内液晶显示行业用铝靶材主要被日资企业主导,由于价格较低,是平板显示行业常用的溅射靶材,目前国内液晶显示行业用铝靶材主要被日资企业主导,由于价格较低,是平板显示行业常用的溅射靶材,但近年来正逐步被铜靶所替代。但
43、近年来正逐步被铜靶所替代。外企方面:爱发科爱发科电子材料(苏州)有限公司大约占据国内 50%左右的市场份额。其次,住友化学住友化学也占有一部分市场份额。国产方面:江丰电子江丰电子从 2013 年左右开始介入铝靶材,目前已大批量供货,是国产化铝靶材的龙头企业。另外,南山铝业南山铝业、新疆众和新疆众和等企业也具备高纯铝的生产能力。2)铜靶铜靶 从溅射工艺的发展趋势上来讲,对铜靶材的需求比例一直在逐步增加,加之,近几年国内液晶显示行业从溅射工艺的发展趋势上来讲,对铜靶材的需求比例一直在逐步增加,加之,近几年国内液晶显示行业的市场规模整体上有所扩大,因此,平板显示行业对铜靶材的需求量将继续呈上升趋势。
44、的市场规模整体上有所扩大,因此,平板显示行业对铜靶材的需求量将继续呈上升趋势。外企方面:爱发科发科电子材料(苏州)有限公司几乎垄断着国内铜靶材市场,市场占有率在 80%以上,且该公司近几年营收的增加额,主要来自于铜靶材销量的增加。国产方面:有研新材具备高纯铜原料生产能力,但目前 17/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 主要致力于半导体行业用圆形靶材生产,对液晶显示行业铜靶仅有 500 吨产能;洛铜集团洛铜集团具备高纯铜生产能力但不生产靶材,且高纯铜原料价格和进口原料相比,在价格方面无明显竞争优势,江丰电子江丰电子引进海外高端人才,致力于开发高纯铜
45、原料和铜靶材,即将批量生产。3)钼靶钼靶 钼靶材国内需求占全球超过一半,国产化率约有钼靶材国内需求占全球超过一半,国产化率约有 50%。钼靶具体可分为条靶、宽靶和管靶。钼靶具体可分为条靶、宽靶和管靶 3 种,其中,种,其中,4.5 代、代、5.5 代和代和 6 代线一般使用宽幅钼靶,而代线一般使用宽幅钼靶,而 8.5 代及以上世代线用使用组合条靶或管靶。代及以上世代线用使用组合条靶或管靶。组合条靶:组合条靶:外企方面国外的奥地利攀时攀时、德国世泰科世泰科、日本爱发科爱发科等企业已基本退出了这部分市场。国产方面钼靶材企业主要集中在洛阳地区,其中,隆华节能下属的洛阳高新四丰电子材料有限公司洛阳高新
46、四丰电子材料有限公司占据了国内 60%多的市场份额,另外,洛阳高科钼钨材料有限公司占据了国内大约 10%左右的市场份额。宽幅钼靶:宽幅钼靶:外企方面攀石、世泰科等企业在国内宽幅钼靶材市场占据较大市场。国产方面四丰电子大尺寸宽幅钼靶已经开始批量供货;阿石创阿石创和金钼股份金钼股份两家上市公司也充分利用各自在宽幅靶材轧制和靶材加工及销售方面的优势开展紧密合作,金钼股份向阿石创销售宽幅钼靶坯和条形钼靶坯(条形靶坯由宽幅靶坯切割而成),阿石创负责后续绑定等工序和成品销售工作。钼管靶:钼管靶:8.5 代线及以上常用钼靶,每套包含 12 根,每根单重约为 300kg,每套重量约为 3600kg。由于钼管靶
47、的实际利用率约为 70%,因此,每套钼管靶的成膜重量约为 2500kg。每条 8.5 代线对钼管靶的需求量约为 30 吨/年。另外,钼管靶的供应商,除了要通过其面板生产企业的认证外,还要通过钼管靶溅射设备生产商美国 AKT 公司的认证,并且要被收取钼管靶售价约 5%的认证费。截止 2017 年底,国内采用管靶溅射设备的生产线只有 1 条,业内也普遍认为钼管靶的发展空间并不大。4)钼铌)钼铌10合金靶合金靶 西部材料下属西安瑞福莱钨钼西安瑞福莱钨钼有限公司和爱发科爱发科公司合作,经多次试验攻关,已于 2017 年成功轧制出了氧含量小于 1000 106,致密度达 99.3%的 Mo-Nb 合金靶
48、坯。此外金钼集团也已实现高纯大尺寸钼铌管状靶材顺利交付,攻克了大规格钼铌合金靶材制粉、烧结、加工等关键工艺难题,掌握了大尺寸靶材的核心制备技术。经第三方机构检测,制备出的钼铌合金靶材各项指标达到要求。在此基础上,项目组又承接了用户管状靶材的订购需求,顺利交付了 3 套高纯大尺寸钼铌合金管状靶材,且品质优良。钼铌合金管状靶材直径大于 150 毫米、长度达到 2100 毫米,纯度可达 99.99%,氧含量小于 500ppm。5)ITO靶材靶材 ITO 靶材是由靶材是由 90%的氧化铟与的氧化铟与 10%的氧化锡配比的氧化锡配比而成,相对密度要求大于而成,相对密度要求大于 99.5%。目前全球铟消耗
49、。目前全球铟消耗量中量中 40%50%以上是用于制备加工以上是用于制备加工 ITO 靶材。靶材。外企方面,据新思界 2020 年 8 月发布的国内 ITO 靶材需求量 5 成依赖进口国产替代需求较高一文介绍,全球 ITO 靶材市场主要供应商有日矿金属日矿金属、三井矿业三井矿业、优美科优美科等,其中日矿和三井几乎占据了高端 TFT-LCD 市场用 ITO 靶材的全部份额和大部分触摸屏面板市场,爱发科爱发科也有相关产品,东曹东曹、日立日立、住友住友、VMC、三星三星、康宁康宁等企业也掌握核心技术。目前中国 ITO 靶材供应约一半左右依赖进口。本土厂商生产的 ITO 靶材主要供应中低端市场,约占国内
50、市场 30%的份额;而高端 TFT-LCD、触摸屏用ITO 靶材几乎全部从日本、韩国进口。国产方面,近年来,国内多家厂商宣布进入 ITO 靶材领域,但实际量产和导入并不顺利,也尚未实现批量供应。据调研,目前国内有能力量产并供货的 ITO 靶材厂商有先导稀材先导稀材,其 ITO 靶材产能预计已经达 1100 吨/年(清远 200 吨 LCD 用 ITO 靶材,100 吨 5G 手机 ITO 靶材,合肥 800 吨),隆华科技全 18/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 资子公司晶联光电晶联光电的 ITO 靶材产能已经达到 100 吨/年,且在建 20
51、0 吨/年,映日科技映日科技的 ITO 靶材产能已经达到 120 吨/年,戊电科技戊电科技的 ITO 靶材产能已经达到 50 吨/年等,而阿石创阿石创 ITO 靶材产能实际占比较小。近年来部分国内企业目前也已通过相关认证,在下游市场得到较为广泛的应用。国内的靶材厂商都正在不断提升技术工艺和生产设备,努力通过 TFT-LCD 试镀测试打开高端 OLED 显示领域的大门。(3)应用趋势:预计)应用趋势:预计 OLED 用钼靶与低电阻铜靶成长空间广阔用钼靶与低电阻铜靶成长空间广阔 显示面板用靶材的发展趋势是:大尺寸、低电阻、高纯度、高密度化,高效率化。显示面板用靶材的发展趋势是:大尺寸、低电阻、高纯
52、度、高密度化,高效率化。平板显示器对于溅射靶材的纯度和技术要求仅次于半导体,一般在 4N 甚至 5N(99.999%)以上。在溅射靶材应用领域中,半导体芯片对溅射靶材的金属材料纯度、内部微观结构等最为严苛。相较于半导体芯片,平板显示器对于溅射靶材的纯度和技术要求略低一筹,但随着靶材尺寸的增大,对溅射靶材的焊接结合率、平整度等指标提出了更高的要求。1)钼靶钼靶 钼溅射靶材作为钼溅射靶材作为 OLED 显示屏中的关键核心原材料,预计未来会有较快幅度的增长,据显示屏中的关键核心原材料,预计未来会有较快幅度的增长,据 DSCC 测算,测算,到到 2025 年,中国大陆的年,中国大陆的 Gen6 OLE
53、D 产线将消耗约产线将消耗约 248Ton 高纯高纯 Mo。钼靶及其合计靶材作为OLED 阴极常用材料,通常来看是 OLED 屏幕使用最多的靶材原料,2019 年之前,钼溅射靶材由国外供应商独家供应,国产化率极低,钼靶原材料的瓶颈也阻碍这我国 OLED 显示行业的发展。但近年来,但近年来,金钼股份等国内企业已突破了钼溅射靶材行业壁垒。金钼股份等国内企业已突破了钼溅射靶材行业壁垒。据悉 2019 年金钼股份钼靶材产品销售同比增长 222%,跻身成为三星全球第二大供应商。2020 年钼靶材产品销量同比增加 47%。预计随着 OLED 的快速崛起,钼靶未来将保持较高增长。参考 DSCC 数据,预计
54、2025 年,中国大陆的 Gen6 OLED 产线大约需要消耗 46Ton 的 Al 和 248Ton 高纯 Mo。其中京东京东方方、深天马深天马和华星华星大致会消耗总量的 37%、20%和 17%。19/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2)铜靶)铜靶 得益于优异的电学性能,铜靶将在显示屏生产得到广泛运用,据得益于优异的电学性能,铜靶将在显示屏生产得到广泛运用,据 DSCC 测算,中国大陆测算,中国大陆 Gen10.5 工厂工厂对高纯对高纯 Cu 的需求会从的需求会从 2021 年年 599 吨,逐步增加到吨,逐步增加到 2025 年的年的 9
55、76 吨。吨。G8.5+产线对高纯产线对高纯 Cu 的需的需求将会超过求将会超过 8000 吨。吨。据悉,为满足超高清电视性能需要和未来 4K、8K 产业规划,现在国内所有的Gen10.5 代产线均已采取铜制程。同时,也为了进一步增加高端 IT 产品的刷新率和分辨率,一些较小的产线也逐步开始进行 Cu 制程的改建,不少 Gen8.5 和 Gen8.5 代线也在逐渐的全部或者部分转向 Cu 制程。预计到 2025 年,所有 G8.5+的产线均会采用 Cu 制程。随着 Cu 制程的进一步推广,显示面板厂对 Cu 的需求和依赖也会进一步推高。根据 DSCC 测算,中国大陆 Gen10.5 工厂对高纯
56、 Cu 的需求将会从 2021 年 599 吨,逐步增加到 2025 年的 976 吨。若考虑到G8.5+产线,预计中国大陆 G8.5+产线每年对高纯 Cu 的需求会超过 8000 吨。与 Al 不同,Cu 的氧化物不能形成致密保护膜,耐腐蚀较差且扩散性较强,所以在采取 Cu 工艺时,一般会用 Mo 和 Ti 进行保护。据 DSCC 测算,假设 Gen10.5 代线均以 Ti 来保护 Cu 线,则在 2025 年大致一年会消耗 38 吨的高纯 Ti。若考虑到 G8.5+产线,假设在 2025 年,G8.5+的产线一半采用 Mo,而一般采用 Ti,则在 2025 年,大约需要消耗 640 吨高纯
57、 Mo,372 吨高纯 Ti。20/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 3)面板面板ITO靶材靶材 预计整体需求相对稳定,但高端 ITO 靶材国产替代需求强劲。ITO 靶材技术难壁垒高,长期以来一直被外商高度垄断,国产化进展十分缓慢。目前中国 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;而高端 TFT-LCD、触摸屏用 ITO 等靶材几乎全部从日本、韩国进口。据 Research In China 数据显示,2018 中国 ITO 靶材需求已超过 1000 吨。但其中一半仍需进口,其中多为高端 ITO 靶材,本
58、土企业实现进口替代的空间很大。但考虑到 OLED 产业对于 ITO 靶材需求相对较小,预计未来面板用 ITO 靶材市场将维持相对稳定。3、光伏靶材光伏靶材:薄膜电池产业化加速,溅射靶材需求有望大涨:薄膜电池产业化加速,溅射靶材需求有望大涨 光伏领域对靶材的使用主要是薄膜电池和光伏领域对靶材的使用主要是薄膜电池和 HJT 光伏电池。光伏电池。以 HJT 电池片为例,在 HJT 电池片结构中具有 TCO 薄膜层,该薄膜承担着透光以及导电的重要作用。应用物理气相沉积(PVD)技术,使离子和靶材表面的原子离开靶材,在基底上形成透明导电薄膜。以钙钛矿电池结构为例,钙钛矿电池是由多层薄膜以及玻璃等构成。例
59、如 ITO 薄膜就需要光伏靶材进行制备。薄膜较为常用的溅射靶材包括铝靶、铜靶、钼靶、铬靶以及薄膜较为常用的溅射靶材包括铝靶、铜靶、钼靶、铬靶以及 ITO 靶、靶、AZO 靶靶(氧化铝锌氧化铝锌)等,等,ITO 靶靶材是当前太阳能电池主要的溅射靶材。材是当前太阳能电池主要的溅射靶材。薄膜电池中透明导电膜至关重要,承担着透光和导电的双重作用。从 ITO 靶材的优势来看,氧化铟锡(ITO)是 N 型半导体材料,具有高导电率、高可见光透过率、较强的机械硬度和良好的化学稳定性等优点。因此,在光伏领域中,ITO 靶材为原材料所制成的 ITO 薄膜具有较好的光学特性和电学特性。(1)需求:)需求:预估预估
60、2025 年中国太阳能电池靶材市场规模预计将达到约年中国太阳能电池靶材市场规模预计将达到约 38 亿美元亿美元 1)全球光伏靶材市场规模预测全球光伏靶材市场规模预测 参考 CPIA 预测,若 HJT 的市场份额将从 2020 年的 3%增加至 2025 年的 20%左右,同时参考前瞻产业研究院 HJT 成长变化情况,假设 HJT 靶材成本缓慢递减。2025 年下降到 0.041 元/w,同时预计全球薄膜电池渗透率有望继续触底回升,每年提升 0.5%,鉴于 2020 年薄膜电池内部结构变化相对已趋于 21/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 稳定,选
61、取 2020 年薄膜电池成本为 2021-2025 年基数,预计 2025 年全球太阳能电池靶材市场规模有望达到 112 亿美元。2020-2025 年 CAGR 为 28.8%。2)中国光伏电池靶材市场规模预测中国光伏电池靶材市场规模预测 目前国内光伏电池主要以硅片涂覆型太阳能电池为主,薄膜电池以及 HJT 占比较低,但是未来增 长潜力较大。国内薄膜电池企业数量偏少,主要为成都中建材成都中建材、杭州龙焱杭州龙焱和中山瑞科中山瑞科。HJT 电池方面,目前通威股份通威股份、爱康科技爱康科技、彩虹新能源彩虹新能源、汉能汉能等上市公司相继布局 HJT 电池。若 2025 年中国薄膜电池产品类型结构开
62、始与全球趋同,且 HJT 电池与薄膜电池渗透率中国与全球逐步趋同,预估 2025 年中国太阳能电池靶材市场规模预计将达到约 38 亿美元,20-25 年 CAGR 为 58.2%。(2)应用趋势)应用趋势:ITO 靶材发展趋势靶材发展趋势清晰,清晰,AZO 靶材有望替代靶材有望替代 ITO 靶材靶材 1)ITO靶材的发展趋势靶材的发展趋势 22/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 从从 ITO 靶材的发展趋势来看:靶材的发展趋势来看:1)大尺寸化,在需要大面积镀膜时,通常将小尺寸靶材拼接焊接成大尺寸靶材,由于具有焊缝,靶材镀膜质量将降低;2)高密度
63、化,在溅射过程中 ITO 靶材表面会出现结瘤现象,如果继续溅射,所制备的薄膜光学性能以及电学性能将降低。高密度的靶材具有较好的热传导性以及较小的界面电阻,因此结瘤现象出现的概率较小,所制备的 ITO 薄膜的质量较高,且生产效率、成本较低;3)提高靶材利用率,由于平面靶材在溅射过程中,中间部分难以被侵蚀,因此靶材利用效率相对较低。通过改变靶材形状,可以提高靶材的利用效率,从而降低制备 ITO 薄膜的成本。2)AZO靶材有望替代靶材有望替代ITO靶材靶材 从整体上看,ITO 在光电综合性能上高于 AZO 靶材,但 AZO 靶材的优势或将为靶材带来降本空间。在AZO 和 ITO 薄膜性能对比及其在太
64、阳电池中的应用的相关实验中利用 AZO 靶材和 ITO 靶材制备了3 组实验薄膜(共 6 份样品)。实验中主要从光学性能和电学性能上对 AZO 薄膜和 ITO 薄膜进行了对比。在特定情况下在特定情况下 AZO 靶材与靶材与 ITO 靶材电学性能差距缩小。靶材电学性能差距缩小。根据最终实验数据来看,AZO 薄膜和 ITO 薄膜的方块电阻以及电阻率随着薄膜的厚度增加而降低,并且随着薄膜厚度的增加,AZO 薄膜与 ITO 薄膜方块电阻以及电阻率之间的差距逐步缩小。当 AZO 薄膜厚度为 640nm 时,方块电阻以及电阻率为32sq-1 和 20.48*10-4cm。AZO 薄膜光学性能优于薄膜光学性
65、能优于 ITO 薄膜。薄膜。ITO 薄膜的光学性能随着厚度的增加明显变差,但是对于 AZO 薄膜,透射率并没有随着厚度的增加而明显下降,在厚度为 395nm 时,高透射率光谱范围最宽,可见光区平均透射率最高,光学总体性能最优,可充当透射率要求在 85%以上的宽光谱透明导电薄膜的光学器件。无铟化是靶材降本的主要途径。无铟化是靶材降本的主要途径。锌价远低于铟价,AZO 靶材性价比高于 ITO 靶材。2020-2022 年,铟价和锌价整体呈现上涨趋势,且涨幅较大。截至 2022 年 10 月 13 日,我国铟价为 1425 元/kg。截至2022 年 10 月 14 日,我国锌价为 25528 元/
66、吨。随着光伏行业对于 ITO 靶材的需求量不断增加,铟价或将持续走高。23/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 4、记录媒体靶材:趋势难逆,磁记录靶材预计将逐步转向存储芯片靶材记录媒体靶材:趋势难逆,磁记录靶材预计将逐步转向存储芯片靶材(1)HDD 转向数据中心存储获新生,磁记录靶材目前仍保持高速增长转向数据中心存储获新生,磁记录靶材目前仍保持高速增长 数据存储可分为光存储、磁存储与半导体存储数据存储可分为光存储、磁存储与半导体存储,近年来半导体存储发展迅速,预计光磁记录媒体市场会受到一定侵蚀。但从数据存储量来看,目前磁记录仍然占据主导记录,SSD
67、 短期仍然难以替代。传统的磁存储设备机械硬盘(HDD)由于其储存容量大、储存时间长且相对于 SSD 更加安全稳定的优点使得其在冷数据存储(占全部数据的 80%)中方面优势较大,目前数据中心存储也依然以机械硬盘为主。伴随着全球数据量的快速增长,机械硬盘出货容量也保持快速增长。2020 年全球机械硬盘出货容量已超1ZB。光存储技术是用激光照射介质,通过激光与介质的相互作用使介质发生物理、化学变化,将信息存储下来的技术,主要包括 CD、VCD、DVD、BD 蓝光等技术。整体上来看 CD 等技术占存储比例较低。磁记录靶材则多以溅射法制作,常用材料为钴(磁记录靶材则多以溅射法制作,常用材料为钴(3N)、
68、镍镍、铁合金铁合金、铬铬、碲、硒(碲、硒(4N)、稀土稀土-迁移迁移金属(金属(3N)等,主要包括铬靶、镍靶、钴靶。)等,主要包括铬靶、镍靶、钴靶。由于光记录媒体出货容量占比较小,因此主要讨论磁记录情况,按记录媒体的机械形状和驱动方式的不同,磁记录可分为磁鼓、磁带(录音机、录像机、数据记录)、磁盘(硬盘、软盘)、磁卡等,其中,高密度硬盘领域的磁性薄膜几乎都是以溅射法制作的,这些磁记录薄膜材料有很高的记录密度。因此也要求溅射靶材具有高纯度、低气体含量、细晶微结构、均匀的金相、高磁穿透和使用率、优异的电性与机械特性等特点。磁记录靶材常用材料为钴(3N)、镍、铁合金、铬、碲、硒(4N)、稀土-迁移金
69、属(3N)等,主要包括铬靶、镍靶、钴靶。24/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 我国磁记录靶材市场主要集中在东芝东芝、西部数据西部数据、希捷希捷三家企业,以海外供应为主。中国生产磁记录靶材企业数量和产能也非常有限。受益于数据存储需求快速增长,全球磁记录媒体靶材依然维持较高增速,预估受益于数据存储需求快速增长,全球磁记录媒体靶材依然维持较高增速,预估 2025 年全球记录媒体靶年全球记录媒体靶材金额约为材金额约为 101 亿美元,亿美元,2020-2025 年年均复合增速约为年年均复合增速约为 10.6%。2013-2016 年单位机械硬盘容量所需
70、靶材金额约为 0.049、0.048、0.053、0.056 亿美元/EB,整体上相对稳定,因此若 2017-2020 年该金额与 2016 年相同,可计算出 2020 年的全球记录媒体靶材金额约为 61 亿美元,2013-2020 年年均复合增速约为 15.6%。若单位机械硬盘容量所需靶材金额继续维持不变,参考全球 HDD 出货量情况,预估 2025 年的全球记录媒体靶材金额约为 101 亿美元,20-25 年年均复合增速约为 10.6%。预估预估 2020 年我国记录媒体溅射靶材市场规模为到年我国记录媒体溅射靶材市场规模为到 97 亿元(折合亿元(折合 14 亿美元),亿美元),2013-
71、2020 年年均年年均复合增速约为复合增速约为 8.9%。由于机械硬盘国产化水平极低,因此预计我国机械硬盘靶材市场也增长较为缓慢,参考 2013-2016 年记录媒体靶材同比情况,若 2017-2020 年增速仍然维持在 9%左右。预估 2020 年我国记录媒体溅射靶材市场规模已达到 97 亿元(折合 14 亿美元),我国记录媒体靶材市场规模较小,主要系我国机械硬盘国产化水平极低,以及记录媒体研发重心主要在半导体存储 SSD,对传统的机械硬盘形成了一定替代。(2)应用应用趋势趋势:传统光磁记录媒体正转向半导体存储传统光磁记录媒体正转向半导体存储 固态硬盘替代机械硬盘已是大势所趋,传统光磁记录媒
72、体靶材预计将逐步向半导体存储芯片靶材转移。固态硬盘替代机械硬盘已是大势所趋,传统光磁记录媒体靶材预计将逐步向半导体存储芯片靶材转移。作为新一代硬盘,SSD 在性能、体积、噪音、震动等方面均远胜于 HDD。近几年随着 NAND 闪存技术的不断发展,基于闪存存储的 SSD 性能不断提升,不仅寿命足以支持各类应用场景,其价格也在持续回落恢复到市场所认同的高性价比。但短期来看,HDD 在数据中心等方面的优势依然较为突出,SDD 仍 25/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 有部分缺陷尚待攻克,受益于全球数据存储需求的高速增长,HDD 与 SSD 在存储容量
73、方面均将保持较快增速,但 SSD 对 HDD 逐步形成侵蚀已成必然。也将带动传统光磁记录媒体靶材预计将逐步向半导体存储芯片靶材转移。存储芯片需求的上升预计将带来钴靶、钨靶、钽靶等靶材需求上升。存储芯片需求的上升预计将带来钴靶、钨靶、钽靶等靶材需求上升。据介绍,存储器芯片靶材使用和逻辑芯片的使用种类有很大区别。逻辑里用量大的是铜、钽、钛、铝、钴、镍铂等,这几种材料占到所有份额的 95%以上,其中铜和钽占采购份额的 85%。铜和钽是逻辑 FAB 里面用量最大的两种产品,若能掌握铜、钽靶材的生产工艺,则主导逻辑 FAB 靶材。存储器芯片则分为两个方向,一个是 DRAM,一个是 NAND。DRAM 厂
74、主要种类是钨、钛、钽、铝、钴、铜,用量最大的是钛靶和铝靶,但单块金额较低。如能掌握钴靶、钨靶、钽靶的研发能力,预测便能掌握较大的 DRAM 份额。铝靶、钛靶的行业壁垒相对较低,使用较为成熟,国内的江丰、有研等在FAB 采购份额也均占有一定的比例,对于高端的钨、钴、钽靶材供应商主要还是以 nikko、Tosol 等国外企业为主。3DNAND 领域主要使用的靶材为钨,其次是钛,再其次是铜和钽的用量,钨靶的采购额占据 3DNAND 工厂的 70%以上份额,此外我国的长江存储 32 层堆栈 3DNAND 闪存量产在即,国产3D-NAND 加速崛起,钨靶在国内市场需求较大,也是目前我国亟需突破的一款靶材
75、。江丰电子与章源钨业也在高纯钨及靶材方面取得了较大进步。26/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 六六、相关公司、相关公司 1、隆华科技隆华科技 1995 年,洛阳隆华制冷设备有限公司成立。公司前期主要以销售冷却(凝)设备为主。2011 年,公司于深交所上市简称“隆华环保”,2018 年更名为“隆华科技”。2015 年起正式启动转型升级,全力布局新材料产业。目前公司在新材料领域的产业布局基本完善,已经形成了“电子新材料”+“高分子复合材料”的两大产业板块。全资子公司丰联科光电率先打破高端靶材海外垄断,光伏靶材通过隆基等客户认证。全资子公司丰联科光电
76、率先打破高端靶材海外垄断,光伏靶材通过隆基等客户认证。2022 年 6 月,公司全资子公司四丰电子与晶联光电进行了资产整合,设立“丰联科光电(洛阳)股份有限公司”。丰联科光电拥有丰富的靶材产品系列组合,研发生产的高纯钼及钼合金靶材、ITO 靶材、银合金靶材等科技产品,填补了中国在相关领域的技术空白,率先打破长期以来高端靶材依赖进口的局面。显示面板领域,公司成功进入京东方、TCL 华星、天马微电子、韩国 LGD、台湾群创光电及友达光电等多家国际一流半导体显示面板企业的产品供应链,成为细分行业的技术引领者和标准制定者。光伏领域,公司开发的特殊比例光伏靶材已通过隆基等客户的认证,并同时进行着多种新型
77、靶材的研究、开发及拓展工作。钙钛矿光伏领域,公司靶材产品可应用于钙钛矿电池的 TCO 层、空穴传输层和电子传输层。随着在不同用户端测试认证的增加和自身产能的快速提升,未来靶材出货量有望同步快速增长。2、有研新材有研新材 有研新材是有色金属新材料行业骨干企业,公司原名有研半导体材料股份有限公司,是由北京有色金属研究总院独家发起,以募集方式设立的股份有限公司,主要从事稀土材料、微光电子用薄膜材料、生物医用材料、稀有金属及贵金属、红外光学及光电材料等新材料的研发与生产。子公司有研亿金为国内靶材龙头,具备从超高纯原材料到溅射靶材、蒸发膜材垂直一体化研发/生产能力的产业化平台。产品涵盖高纯铜、钛、钴、铝
78、、镍、金、银、铂、钌及其合金等电子信息行业用全系列高纯金属材料、溅射靶材和蒸发膜材,广泛应用于半导体分离器件和集成电路等领域。集中力量持续推广大尺寸高端靶材产品。集中力量持续推广大尺寸高端靶材产品。2020 年,有研亿金实现十余款 12 英寸高纯金属溅射靶材产品的关键技术突破,多款产品通过中芯国际、长江存储以及新加披、韩国等国内外高端集成电路厂商验证,并批量供货;公司大尺寸靶材占比持续增加,8-12 英寸靶材占比达到靶材整体销量的三分之二。2021年公司持续推广 12 英寸高端靶材产品,产品类型成功转型升级并形成快速增长,8-12 英寸产品销售数量占比快速增长。铜、钴系列靶材占比上升。铜、钴系
79、列靶材占比上升。2021 年山东高纯材料基地全面达产,为实现铜系列靶材、钴靶材等垂直一体化打下坚实基础。公司铜系列高端靶材产品全面实现技术突破,12 英寸高纯铜及铜合金靶材、高纯镍铂靶材和高纯钴靶材的多款产品,通过多家集成电路高端客户认证,开始批量供货,铜系列靶材、钴靶材占比逐步上升。3、阿石创阿石创 国内国内 PVD 镀膜材料领域的龙头。镀膜材料领域的龙头。阿石创成立于 2002 年,总部位于福建福州。公司从事 PVD 镀膜材料的研发、生产与销售,自主研发 200 多款高端镀膜材料,主要产品包括 ITO、钼、铜、铝、硅、钛、钽及各类合金与稀有金属靶材。公司为国内 PVD 镀膜材料行业设备齐全
80、、技术先进、产品多元化的龙头 27/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 企业之一。公司产品下游覆盖光学、光伏、半导体、平板显示等多个领域,客户包括京东方、华星光电、水晶光电、舜宇光学、群创光电等一线龙头企业。公司在钙钛矿介孔层、致密层靶材环节已有成熟产品。公司在钙钛矿介孔层、致密层靶材环节已有成熟产品。ITO 靶材被列为 35 项“卡脖子”技术之一,技术门槛极高,国内市场长期为日韩企业所垄断。公司对于 ITO 靶材研发布局多年,2017 年 ITO 靶材量产线投产。光伏异质结领域,公司积极推动 ITO 靶材的扩产与验证。钙钛矿电池领域,在基础的介孔
81、层、致密层用靶材环节,如 TiO2 等,公司已有成熟产品。4、江丰电子江丰电子 公司是国内高纯溅射靶材的龙头企业,业务遍布全球。公司是国内高纯溅射靶材的龙头企业,业务遍布全球。公司自 2005 年成立以来一直从事高纯溅射靶材的研发生产和销售,通过多年技术积累,已经成为中芯国际、台积电、京东方、SunPower 等国内外知名厂商的靶材供应商,是国内高纯溅射靶材的龙头企业。公司主要产品包括铝靶、钽靶、钛靶及半导体零部件等,2021 年公司实现营收 15.93 亿元,其中钽靶、铝靶、钛靶营收分别为 5.17 亿元、2.76 亿元、2.13 亿元,占比分别为 32.5%、17.4%、13.4%。公司业
82、务遍布全球,产品远销海外,2021 年,公司产品在国内和海外营收占比分别为 43.4%和 56.6%。七、趋势展望七、趋势展望 1、2025 年年靶材靶材全球市场规模将达全球市场规模将达 333 亿美元亿美元 综上,靶材作为半导体、显示面板、光伏电池等的关键原料,预计 2025 年全球市场规模将达 333 亿美元,从下游来看,能够认为半导体靶材市场、显示面板靶材市场以及光伏面板靶材市场未来成长空间较大,国产替代需求强烈。2、HJT 电池靶材有望快速实现国产替代电池靶材有望快速实现国产替代 国产靶材厂商有望在 HJT 电池时代实现靶材上的弯道超车。对于异质结电池这个全新领域,靶材还未大规模应用,
83、考虑到电池厂商与海外企业合作研发效率较低,同时隆华科技等国内的靶材厂商品质已经在显示面板领域得到充分展现。因此从 HJT 电池靶材应用源头开始,HJT 电池靶材国产化就已先行一步。八八、参考研报、参考研报 1.东方证券-有色、钢铁行业新材料系列报告:国产替代+技术革新,高端靶材需求强劲 2.东亚前海证券-综合电力设备商行业洞悉光伏辅材产业链系列三:HJT 及薄膜太阳能电池迅猛发展,光伏靶材跻身重要原材料 3.民生证券-金属行业 2023 年度策略系列报告之新材料篇:材料自主可控强国之路,资源安全大势所趋 4.国信证券-半导体材料行业深度报告:借力国产替代东风,国内半导体材料加速进阶 5.银河证券-电子行业深度报告:景气度持续向上,半导体国产替代加速进行 6.华创证券-半导体材料行业深度研究报告:半导体材料景气持续,国产替代正当时 28/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 免责声明:以上内容仅供学习交流,不构成投资建议。慧博慧博官网官网: 电话:电话:-18661866 邮箱:邮箱: