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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
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