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1、 1/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 靶材靶材行業深度:行業深度:行業壁壘、應用細分、行業壁壘、應用細分、產業產業鏈及相關公司深度梳理鏈及相關公司深度梳理 20 世紀 90 年代以來靶材已蓬勃發展成為一個專業化產業,中國及亞太地區靶材的需求占有世界 70%以上的市場份額。大量不同的沉積技術用來沉積生長各種薄膜,靶材是制作薄膜的關鍵,品質的好壞對薄膜的意義重大。目前高端品質靶材主要由:日本,德國和美國生產,我國靶材產業起步較晚,在產品質量與精細標準上與國外有不少的差距,國內也對靶材也積極投入了大量鉆研與開發,經過這幾年
2、的發展涌現出了一批在靶材行業優秀的公司,未來有望推動靶材行業國產化發展。本文將從靶材的概念概念切入,了解靶材的工作原理工作原理及分類,分類,并對靶材行業的現現狀、壁壘、狀、壁壘、產業鏈及相關公產業鏈及相關公司司以及下游各應用領域下游各應用領域進行詳細梳理,希望對大家了解靶材行業有所啟發。目錄目錄 一、行業概述.1 二、行業現狀.3 三、行業壁壘.5 四、產業鏈分析.6 五、應用領域細分.9 六、相關公司.26 七、趨勢展望.27 八、參考研報.27 一、一、行業概述行業概述 1、概念概念 靶材是用物理氣相沉積(PVD)技術沉積薄膜需要用到的原材料。PVD 分為濺射法和蒸鍍法。濺射法是利用離子源
3、產生的離子,在真空中加速聚集成高速離子流,轟擊固體表面,離子和固體表面的原子發生動能交換,使固體表面的原子離開靶材并沉積在基材表面,從而形成納米(或微米)薄膜。被轟擊的固體是 PVD 沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。靶材質量的好壞對薄膜的性能起著至關重要的決定作用。真空蒸發鍍膜是指在真空條件下,利用膜材加熱裝置(稱為蒸發源)的熱能,通過加熱蒸發某種物質使其沉積在基板材料表面的一種沉積技術。被蒸發的物質是用真空蒸發鍍膜法沉積薄膜材料的原材料,稱 2/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 之為蒸鍍材料。真空蒸發鍍膜技術具有簡單便利、操作方便、成膜速度快等
4、特點,主要應用于小尺寸基板材料的鍍膜。2、分類、分類 濺射靶材種類多樣,下游應用廣泛。濺射靶材種類多樣,下游應用廣泛。從分類上來看,濺射靶材主要按形狀、化學成分、應用領域這三個標準分類。形狀分類中形狀分類中,主要分為長靶、方靶、圓靶?;瘜W成分分類中化學成分分類中,主要分為金屬靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材;應用領域分類中應用領域分類中,主要分為半導體芯片靶材、平面顯示器靶材、太陽能電池靶材、信息存儲靶材、工具改性靶材、電子器件靶材等。從應用場景來看從應用場景來看,濺射靶材主要應用于半導體芯片、平面顯示器、太陽能電池、信息存儲、工具改性、電子器件等領域。其中半導體芯片、平板顯示器和光伏電池領域對
5、于靶材純度、穩定性要求非常高,主要采用高純靶材。半導體芯片對靶材的要求最高,一般要求靶材純度在 99.9995%(5N5)以上,平板顯示器要求靶材純度一般在 99.999%(5N)級別,光伏電池要求靶材純度一般在 99.99%(4N)以上。eZeZfVfVbUfYbZcW9PbPaQsQmMpNsRiNoOmPlOnMpNaQsQnPvPmRqOwMmPqR 3/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 二、行業現狀二、行業現狀 1、國內外靶材市場規模不斷擴大國內外靶材市場規模不斷擴大 自 2016 年以來,全球靶材市場規模從 113 億美元上升至 19
6、6 億美元,年增長率基本保持在 15%左右。中商產業研究院數據顯示,2021 年靶材市場規模增長率有所放緩,大約在 8%左右,市場規模將達到213 億美元。中國靶材市場規模同樣保持快速增長。2016-2020 年,中國靶材市場規模從 177 億元增長至 337 億元,增長率基本保持在 17%左右。4/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、美日公司掌控全球靶材市場美日公司掌控全球靶材市場 靶材市場集中度高,主要被世界巨頭壟斷。靶材市場集中度高,主要被世界巨頭壟斷。由于濺射鍍膜工藝起源于國外,國外靶材公司相較于國內擁有更長時間的成長歷史和技術積淀,在
7、靶材市場處于主導地位,目前,全球濺射靶材市場主要有四家企業,分別是 JX 日礦金屬日礦金屬、霍尼韋爾霍尼韋爾、東曹東曹和普萊克斯普萊克斯,市場份額分別為 30%、20%、20%和 10%,合計壟斷了全球 80%的市場份額。其中美日跨國集團產業鏈完整,囊括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應用各個環節,具備規?;a能力,在掌握先進技術以后實施壟斷和封鎖,主導著技術革新和產業發展,在中高端半導體濺射靶材領域優勢明顯。3、國內市場起步較晚,少數廠商突破技術門檻國內市場起步較晚,少數廠商突破技術門檻 資金、技術、人才等客觀條件的限制,給國內高純濺射靶材產業發展帶來了很大的阻礙。目前,國內多數廠商仍存
8、在技術水平低、企業規模小、產業布局分散的問題。國內濺射靶材也主要應用于中低端產品,市場處于開拓初期。國內企業雖然處于國產替代初期,但頭部廠商成長迅速,如江豐電子江豐電子、隆華科技隆華科技、阿石創阿石創、有研新材有研新材等公司掌握了濺射靶材生產的核心技術,國產鋁、銅、鉬等靶材逐漸嶄露頭角,填補了國內在濺射靶材領域的空白,在下游各領域打開了一定市場。5/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 4、政策推動靶材國產化政策推動靶材國產化 國家政策推進靶材發展,推動靶材國產化。國家政策推進靶材發展,推動靶材國產化。近年來,國家不斷出臺新的政策法規,來推動靶材行業
9、國產化的發展,特別是集成電路產業的靶材國產化。2021 年頒布的“十四五”規劃和 2035 年遠景目標綱要中,重點提到了集成電路攻關方面,高純靶材為重點攻關方向之一,國家政策的大力扶持進一步助力靶材產業的國產替代發展。三、三、行業壁壘行業壁壘 擁有技術、客戶、資金、人才壁壘,行業護城河明顯。1、技術壁壘技術壁壘 高純濺射靶材屬于技術密集型產業,對生產技術、機器設備、工藝流程和工作環境都提出了非常嚴格的要求。長期以來,以美國、日本為代表的濺射靶材生產商在掌握核心技術以后,執行非常嚴格的保密和專利授權措施,這對新進入行業的企業設定了較高的技術門檻,尤其對于新產品開發來說,不僅開發周期較長,而且技術
10、要求高,這就為濺射靶材生產企業的研發能力、技術水平和生產工藝提出了更高的標準。2、資金壁壘資金壁壘 高純濺射靶材研發及生產的特點為投入高、周期長。產品從研究開發、性能檢測到最終產品的銷售,需要投入大量的資金和時間,建造現代化的生產廠房和試驗室,引進先進的研發生產設備和精密的檢驗測量儀器。隨著靶材下游應用領域的技術迭代速度加快,尤其是終端電子消費品的市場競爭加劇,生產技術標準日趨嚴格,高純濺射靶材生產企業在產品研發、生產等方面需持續投入資金保持市場競爭力,因而資金門檻亦持續提升。3、客戶認證壁壘客戶認證壁壘 6/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 高
11、純濺射靶材技術含量高,其產品質量、性能指標直接決定了終端產品的品質和穩定性,屬于客戶的關鍵材料。下游客戶對濺射靶材供應商的認證過程主要包括供應商初評、產品報價、樣品檢測、小批量試用、穩定性檢測、批量生產等階段,過程較為苛刻。供應商從新產品開發到實現批量供貨的周期較長。同時新進入者需在技術水平、產品質量、后續服務和供應價格等方面顯著超過原有供應商,才有獲取業務合作機會的可能性。以半導體靶材為例,客戶認證周期一般需要 2-3 年,且采取供應商份額制,新進入行業的企業面臨著較高的客戶認證壁壘。顯示面板行業客戶認證周期也高達 1-2 年。4、人才壁壘人才壁壘 高純濺射靶材研發和制造需要大批具有深厚專業
12、背景、豐富實踐經驗的高層次技術人才,具備復合型的專業知識結構和較強的學習能力,對行業技術發展趨勢有準確的把握,還需要在實際的工藝環境中長期積累應用經驗,深刻理解生產工藝的關鍵技術環節,才能開發出滿足下游客戶需求的產品。四四、產業鏈分析、產業鏈分析 靶材產業鏈來看,濺射靶材的生產可分為金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜、終端應用四個環節。1、金屬提純金屬提純 上游材料端,用鋁、銅、鉭、鈦等金屬以金屬提純方式形成高純金屬,作為靶材制造的原材料。高純度乃至超高純度的金屬材料是生產高純金屬靶材的基礎,靶材雜質含量過高會直接影響沉積薄膜的性能,高純金屬提純技術是靶材行業的核心壁壘之一,單純的金屬提純無法滿足靶
13、材要求,而超高純銅、超高純鋁等核心技術多掌握在霍尼韋爾霍尼韋爾、日礦日礦、東曹東曹等美、日企業手中,并且持有專有技術,但近年來我國部分企業在金屬提純方面已經取得了較大進步,江豐電子江豐電子和阿石創阿石創在鋁靶材領域、隆華科技隆華科技在鉬靶材和ITO 靶材領域、有研新材有研新材在銅靶材均有突破。7/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、靶材制造靶材制造 靶材制造環節是將高純金屬通過加工形成濺射靶材。靶材制造環節是將高純金屬通過加工形成濺射靶材。靶材制造環節是在濺射靶材產業鏈條中對生產設備靶材制造環節是在濺射靶材產業鏈條中對生產設備及技術工藝要求最高
14、的環節,濺射薄膜的品質對下游產品的質量具有重要影響。及技術工藝要求最高的環節,濺射薄膜的品質對下游產品的質量具有重要影響。靶材制造環節首先需要根據下游應用領域的性能需求進行工藝設計,然后進行反復的塑性變形、熱處理來控制晶粒、晶向等關鍵指標,再經過水切割、機械加工、金屬化、超生測試、超聲清洗等工序。濺射靶材制造所涉及的工序精細且繁多,工序流程管理及制造工藝水平將直接影響到濺射靶材的質量和良品率。目前制備靶材的方法主要有鑄造法和粉末冶金法。目前制備靶材的方法主要有鑄造法和粉末冶金法。粉末冶金法主要有熱等靜壓法、熱壓法、冷壓-燒結法三種方法,通過將各種原料粉混合再燒結成形的方式得到靶材,該方法優點是
15、靶材成分較為均勻、機械性能好、生產效率高、節約原材料成本,缺點是含氧量量高、密度低。熔融鑄造法主要有真空感應熔煉、真空電弧熔煉、真空電子束熔煉等方法,通過機械加工將熔煉后的鑄錠制備成靶材,該制造方法的優點是靶材雜質含量低、密度高、可大型化,缺點是對兩種合金密度相似度要求高、較難做到成分均勻化。8/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 高純濺射靶材制備國外廠商主要有日礦金屬日礦金屬、霍尼韋爾霍尼韋爾、東曹東曹、普萊克斯普萊克斯等,中國廠商主要有江豐電子江豐電子、有研新材有研新材(有研億金)、阿石創阿石創等。3、濺射鍍膜濺射鍍膜 濺射機臺長期被美國、日本
16、等跨國集團壟斷。濺射機臺長期被美國、日本等跨國集團壟斷。在濺射鍍膜過程中,濺射靶材需要安裝在機臺中完成濺射反應,濺射機臺專用性強、精密度高,市場長期被美國、日本跨國集團壟斷,主要廠商包括美國AMAT(應用材料)、日本愛發科愛發科、日本 ANELVA、美國瓦里安瓦里安等。具體來看,鍍膜設備大體可分成真空形成系統、發射源和沉積系統、沉積環境控制系統、監控系統、傳動機構系統 5 部分,但目前國產供應商多集中在中低端產品,中高端市場占比極小。如發射源和沉積系統,盡管國內有能力制作熱蒸發系統,但普遍使用的電子槍系統和濺射電源設備依然依賴進口,而在 RF 離子源方面,已有國內企業打破技術封鎖成功研發出高端
17、國產設備。4、終端應用終端應用 數據顯示,全球靶材下游市場中,平板顯示占比最高,達 34%,其次是記錄媒體和太陽能電池,分別達29%、21%,半導體則占 10%。中國靶材應用市場中,占比較高的同樣為平板顯示、記錄媒體,分別達 9/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 49%、28%,半導體和太陽能電池則分別占 9%、8%。下游應用領域市場的不斷發展和擴大,將為靶材市場提供新的增長動力,推動靶材產業的發展。五、應用領域五、應用領域細分細分 1、半導體靶材半導體靶材:產業轉移加速靶材國產替代,技術革新推動銅鉭需求提:產業轉移加速靶材國產替代,技術革新推動
18、銅鉭需求提升升 半導體芯片行業是金屬濺射靶材的主要應用領域之一,也是對靶材的成分、組織和性能要求最高的領域,半導體芯片行業是金屬濺射靶材的主要應用領域之一,也是對靶材的成分、組織和性能要求最高的領域,靶材純度要求通常達靶材純度要求通常達 99.9995%(5N5)甚至)甚至 99.9999%(6N)以上。)以上。半導體芯片的制作分為芯片設計、晶圓制造、芯片封裝和芯片測試四大環節,其中,在晶圓制造和芯片封裝這兩個環節中都需要用到金屬濺射靶材。靶材在晶圓制造環節主要被用作金屬濺鍍,常采用 PVD 工藝進行鍍膜,通常使用純度在 5N5 及以上的銅靶、鋁靶、鉭靶、鈦靶以及部分合金靶等;靶材在芯片封裝環
19、節常用作貼片焊線的鍍膜,常采用高純及超高純金屬銅靶、鋁靶、鉭靶等。半導體芯片用金屬濺射靶材的作用,就是給芯片上制作傳遞信息的金屬導線。半導體芯片用金屬濺射靶材的作用,就是給芯片上制作傳遞信息的金屬導線。具體工藝過程為,在完成濺射工藝后,使各種靶材表面的原子一層一層地沉積在半導體芯片的表面上,然后再通過的特殊加工工藝,將沉積在芯片表面的金屬薄膜刻蝕成納米級別的金屬線,將芯片內部數以億計的微型晶體管相互連接起來,從而起到傳遞信號的作用。10/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 半導體靶材市場在半導體晶圓制造材料市場中占比約半導體靶材市場在半導體晶圓制造
20、材料市場中占比約 2.6%,在封裝材料市場中占比約,在封裝材料市場中占比約 2.7%。據 SEMI統計,2011-2015 年,在晶圓制造材料中,濺射靶材約占晶圓制造材料市場的 2.6%。在封裝測試材料中,濺射靶材約占封裝測試材料市場的 2.7%。全球半導體靶材市場規模與全球半導體材料市場規模變化趨勢相近。(1)需求:晶圓產能加速向中國大陸轉移,需求:晶圓產能加速向中國大陸轉移,21-25 年我國靶材需年我國靶材需求增速或達求增速或達 9.2%1)全球半導體靶材市場規模預測全球半導體靶材市場規模預測 半導體行業已步入新一輪景氣周期,預計半導體行業已步入新一輪景氣周期,預計 2025 年全球半導
21、體晶圓制造材料銷售額預計將達到年全球半導體晶圓制造材料銷售額預計將達到 604 億億美元,封裝材料銷售額將達到美元,封裝材料銷售額將達到 248 億美元。億美元。根據 wind 及 SEMI 數據顯示,2011-2020 年,全球半導體晶圓制造材料銷售額年均復合增長率為 4.1%,封裝材料銷售額年均復合增長率為-1.6%,2020 年,因5G 普及、新冠肺炎疫情推升宅經濟需求,全球半導體需求攀高,全球半導體材料銷售額年增 4.9%至553 億美元,其中晶圓制造材料占比 63%,銷售額為 349 億美元;半導體封裝材料 204 億美元。據Gartner,經過 2019 年的周期性調整,半導體行業
22、已步入新一輪景氣周期。若 2020-2025 年全球半導體晶圓制造材料銷售額 CAGR 與 IC Insights 預測全球晶圓制造市場規模CAGR 基本保持一致,為 11.6%,預計 2025 年全球半導體晶圓制造材料銷售額預計將達到 604 億美元,同時若 21-25 年全球半導體封測材料銷售額 CAGR 與 Frost&Sullivan 預測全球封測行業市場規模 CAGR保持一致,為 4.0%,封裝材料銷售額將達到 248 億美元。11/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 假設 2016-2025 年濺射靶材占晶圓制造材料銷售額的比例維持在
23、2.6%。在封裝測試材料中,濺射靶材占封裝測試材料的比例維持在 2.7%。預計預計 2025 年全球半導體靶材市場規模將達到年全球半導體靶材市場規模將達到 22.4 億美元。億美元。2)中國半導體靶材市場規模預測中國半導體靶材市場規模預測 半導體產業加速向國內轉移,靶材行業正步入快速發展期,預計半導體產業加速向國內轉移,靶材行業正步入快速發展期,預計 2025 年我國半導體靶材市場規模將達年我國半導體靶材市場規模將達到到 43 億元(折合億元(折合 6.7 億美元)。億美元)。在政府政策的支持和我國相對巨大的成本及市場優勢下,半導體從正加速向中國大陸轉移,一方面包括臺積電、聯電等在內的多家晶圓
24、代工企業將在大陸投放產線,另一方面大陸晶圓代工廠包括中芯國際、華力微電子等也有多條產線投產。隨著半導體晶圓產能陸續向中國轉移,國內半導體制造行業的體量將迅速擴張,靶材行業也步入了快速發展期,據 MIR 睿工業數據顯示,2020 年我國半導體靶材市場規模約 29.86 億元(折合 4.33 億美元),2013-2020 年 CAGR 約 16.15%。據 IC Insights 的預測,到 2025 年中國大陸半導體芯片市場規模將達到 2230 億美元,2020-2025 年間的年復合增長率將達 9.2%。若半導體材料增速與大陸生產半導體芯片市場規模增速持平,且 2021-2025 年靶材在半導
25、體材料銷售額中的占比與 2020 年持平,維持在 4.5%。預計 2025 年我國半導體靶材市場規模將達到 43 億元(折合 6.7 億美元)。12/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告(2)供給:日美廠商占比約占供給:日美廠商占比約占 90%,國產銅、鋁等靶材已取得定點突破,國產銅、鋁等靶材已取得定點突破 日礦金屬、東曹公司以及美國的霍尼韋爾、普萊克斯公司,四家靶材制造國際巨頭,占據了全球半導體日礦金屬、東曹公司以及美國的霍尼韋爾、普萊克斯公司,四家靶材制造國際巨頭,占據了全球半導體芯片用靶材市場約芯片用靶材市場約 90%的份額。的份額。在政策引導
26、和支持下,我國半導體用銅、鋁、鈦等靶材已實現定點突破,江豐電子(鋁靶、鈦靶、鉭在政策引導和支持下,我國半導體用銅、鋁、鈦等靶材已實現定點突破,江豐電子(鋁靶、鈦靶、鉭靶)、有研新材(銅靶、鈷靶)是國內半導體用濺射靶材的龍頭企業。靶)、有研新材(銅靶、鈷靶)是國內半導體用濺射靶材的龍頭企業。截至 22 年 4 月,江豐電子江豐電子擁有半導體或平板顯示用高純鋁靶材 36920 塊、高純鈦靶材 11895 塊、高純銅靶材 1000 塊、高純鎢靶材500 塊、高純鈷靶材 1000 塊,高純鉭靶材 4614 塊。2021 年 12 月公司向特定對象發行股票擬募集資金總額不超過 16.52 億元,用于建設
27、寧波江豐電子年產 5.2 萬個超大規模集成電路用超高純金屬濺射靶材產業化項目、浙江海寧年產 1.8 萬個超大規模集成電路用超高純金屬濺射靶材產業化項目。項目建成后預計將新增 7 萬塊半導體靶材產能。有研新材有研新材擁有約 2 萬噸半導體產能。公司年產 30 噸集成電路用超高純銅新材料項目也正穩步推進,此外 2022 年 3 月公司也發布了有研億金靶材擴產項目公告,擬投資6.46 億元新建山東德州新建生產基地和改擴建昌平基地項目,預計將在 2025 年底前達產,項目達產后公司產能將擴充 73000 塊/年。(3)應用趨勢:下游技術革新,濺射靶材逐步向大尺寸、多品種、高純度化發展應用趨勢:下游技術
28、革新,濺射靶材逐步向大尺寸、多品種、高純度化發展 濺射靶材的技術發展趨勢與下游應用領域的技術革新息息相關,隨著應用市場在薄膜產品或元件上的技術進步,濺射靶材也需要隨之變化,隨著半導體技術的不斷發展,集成電路中的晶體管和線寬的尺寸越來越小。芯片制程工藝已經從 130nm 提升至 7nm,與之對應的晶圓尺寸也已實現了 8 英寸到 12 英寸的轉變,此外臺積電臺積電、三星三星等企業也正在加速推進更高端的芯片制程工藝研發與生產。為了滿足現代芯片高精度、小尺寸的需求,對電極和連接器件的布線金屬薄膜的性能要求越來越高,這就對濺射靶材的性能提出了更高的要求。推動濺射靶材逐步向大尺寸、多品種、高純度化發展。1
29、)大尺寸大尺寸 大尺寸是靶材的重要發展方向,但隨尺寸增加,靶材在晶粒晶向控制難度呈指數級增加,對技術要求就大尺寸是靶材的重要發展方向,但隨尺寸增加,靶材在晶粒晶向控制難度呈指數級增加,對技術要求就越高。越高。晶圓尺寸越大,可利用效率越高。12 英寸晶圓擁有較大的晶方使用面積,得以達到效率最佳化,相對于 8 英寸晶圓而言,12 英寸的可使用面積超過兩倍。大尺寸晶圓要求靶材也朝著大尺寸方向發展。2)多品種多品種 半導體芯片行業常用的金屬濺射靶材主要種類包括:銅、鉭、鋁、鈦、鈷和鎢等高純濺射靶材,以及鎳半導體芯片行業常用的金屬濺射靶材主要種類包括:銅、鉭、鋁、鈦、鈷和鎢等高純濺射靶材,以及鎳鉑、鎢鈦
30、等合金類的濺射靶材,其中鋁與銅為兩大主流導線工藝。鉑、鎢鈦等合金類的濺射靶材,其中鋁與銅為兩大主流導線工藝。目前芯片生產所使用的主流工藝中同時存在鋁和銅兩種導線工藝,一般來說 110nm 晶圓技術節點以上使用鋁導線,110nm 晶圓技術節點以下使用銅導線。鈦靶和鋁靶通常配合起來使用,常作為鋁導線的阻擋層的薄膜材料,鉭靶則配合銅靶使用,作為銅導線的阻擋層的薄膜材料。隨著晶圓制造朝著更小的制程方向發展,銅導線工藝的應用量在逐步增大,因此,銅隨著晶圓制造朝著更小的制程方向發展,銅導線工藝的應用量在逐步增大,因此,銅和鉭靶材的需求將和鉭靶材的需求將有望持續增長。有望持續增長。在晶圓制程選擇上,從全球晶
31、圓廠產能建設情況來看,12 寸晶圓廠是目前主流建設方向。隨著晶圓制造朝著更小的制程方向發展,銅導線由于具有更低的電遷移效應,及更低的電阻,有降低功耗、提高運算速度等作用,應用量在逐步增大。據 SEMI 數據顯示,如今 12 英寸晶圓約占 64%,8 英寸晶圓占比達 26%,其他尺寸晶圓占比 10%。12 英寸晶圓已經成為市場的主流。但傳統的鋁靶由于在可靠性和抗干擾性等方面的性能依然較為突出,也仍然具有巨大的市場空間。但傳統的鋁靶由于在可靠性和抗干擾性等方面的性能依然較為突出,也仍然具有巨大的市場空間。如汽車電子領域的芯片大量使用鋁鈦材料的 110nm 以上工藝以確??煽啃?。因此,芯片制程工藝的
32、進步并 13/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 不意味著原有制程工藝及其材料被淘汰,因可靠性、抗干擾性、低成本等優勢,110nm 以上技術節點的芯片產品也具有巨大的市場空間。3)高純化高純化 高純度甚至超高純度靶材是高端集成電路半導體芯片的必備材料,通常半導體靶材純度要求通常達高純度甚至超高純度靶材是高端集成電路半導體芯片的必備材料,通常半導體靶材純度要求通常達99.9995%(5N5)甚至)甚至 99.9999%(6N)以上。)以上。在下游應用領域中,半導體產業對濺射靶材和濺射薄膜的品質要求最高,隨著更大尺寸的硅晶圓片制造出來,相應地要求濺射靶
33、材也朝著大尺寸方向發展,同時也對濺射靶材的晶粒晶向控制提出了更高的要求。濺射薄膜的純度與濺射靶材的純度密切相關,為了滿足半導體更高精度、更細小微米工藝的需求,所需要的濺射靶材純度不斷攀升,通常半導體靶材純度要求通常達 99.9995%(5N5)甚至 99.9999%(6N)以上。目前國內濺射靶材的高純金屬原料多數依靠日美進口。但部分企業在部分金屬提純方面已取得了重大突破。全球范圍內,美、日等國憑借著先發優勢和技術專利壁壘,依托先進的提純技術在產業鏈中居于十分有利的地位,議價能力強,國內濺射靶材的高純金屬原料多數也依靠日美進口。但經過多年的靶材技術開發,近年來部分企業已在部分金屬提純方面已取得了
34、重大突破,已開始逐步實現國產替代。14/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、平板顯示靶材:國產替代平板顯示靶材:國產替代+產品迭代,我國顯示面板靶材需求有望持續產品迭代,我國顯示面板靶材需求有望持續高速高速 若根據工藝的不同,若根據工藝的不同,平面顯示平面顯示行業用靶材也可大致分為濺射用靶材和蒸鍍用靶材。其中濺射用靶材主要行業用靶材也可大致分為濺射用靶材和蒸鍍用靶材。其中濺射用靶材主要為為 Cu、Al、Mo 和和 IGZO(氧化銦鎵)氧化銦鎵)等材料。等材料。IGZO 為 TFT 激活層,一般用于手機 LTPO OLED 技術和大尺寸 OLED
35、 技術。IGZO 也可以被用于 LCD 的制造和 X-ray 探測器的制造。在國內的 LCD 生產中,BOEB18 和 B19 用 IGZO 作為 TFT 激活層。在老舊產線中,京東方京東方也利用 IGZO 來替代 a-Si 以生產精度更高的 X-ray 探測器。ITO 和 IZO 為透明導電電極。其中 ITO 被廣泛的運用于 OLED 和 LCD 的制造中,而 IZO 時而會被用于頂發射 OLED 的陰極來使用。Cu、Al、Mo 和 Ti 等金屬則做為金屬走線,被廣泛的運用于 Array 的 TFT 生產中,其中鉬或者合金材料靶材常作為 OLED 器件的陰極使用,此外鋁靶也可作為陰極使用。蒸
36、鍍用靶材一般為蒸鍍用靶材一般為 Ag 和和 Mg 兩種金屬。兩種金屬。Ag 和 Mg 合金一般用于小尺寸 OLED 面板產線中的陰極制作。除此以外,Ag 也可以作為頂發射 OLED 器件中的陽極反射層使用。15/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 其中薄膜晶其中薄膜晶體管液晶顯示面板(體管液晶顯示面板(TFT-LCD)是當前的主流平面顯示技術,金屬濺射靶材則是制造)是當前的主流平面顯示技術,金屬濺射靶材則是制造TFT-LCD 過程中最關鍵的材料之一。過程中最關鍵的材料之一。薄膜晶體管陣列的制作原理,是在真空條件下,利用離子束流去轟擊固體,使固體表面
37、的原子電離后沉積在玻璃基板上,經過反復多次的“沉積+刻蝕”,一層層(一般為 712 層)地堆積制作出薄膜晶體管陣列。這種被轟擊的固體,即用濺射法沉積薄膜的原材料,就被稱作濺射靶材。除 LCD 外,近年來快速發展的近年來快速發展的 OLED 面板產業靶材需求增長也十分明顯。面板產業靶材需求增長也十分明顯。OLED 典型結構是在氧化銦錫(ITO)玻璃上制作一層幾十納米厚的發光材料,ITO 透明電極作為器件的陽極,鉬或者合金材料作為器件的陰極。平板顯示制造中主要使用的靶材為鉬鋁銅金屬靶材和氧化銦錫(平板顯示制造中主要使用的靶材為鉬鋁銅金屬靶材和氧化銦錫(ITO)靶材,部分平板顯示企業也會用)靶材,部
38、分平板顯示企業也會用到鈦靶、鉭靶、鈮靶、鉻靶以及銀靶等。其中鉬靶材和到鈦靶、鉭靶、鈮靶、鉻靶以及銀靶等。其中鉬靶材和 ITO 靶材合計需求占比在靶材合計需求占比在 60%70%左右。但左右。但由于各家企業所采用的濺射工藝不同,其所選的濺射靶材也有區別。由于各家企業所采用的濺射工藝不同,其所選的濺射靶材也有區別。如,京東方用銅靶、鋁靶、鉬靶和鉬鈮靶,韓國三星用鉭靶、鈦靶,但不用鉬鈮靶,中電熊貓用鈦靶,但不用鉬靶、鉭靶等。以 8.5 代液晶顯示面板生產線為例,一條 8.5 代線每年靶材的大致消耗 120 套鋁靶、110 套銅靶、60 套鉬靶、5 套鉬鈮 10 靶。此外據新材料產業新型顯示產業的 I
39、TO 靶材市場探討,目前國內單條 8.5 代線 ITO 靶材年需求量約 40 噸,6 代線 ITO 靶材年需求量約 20 噸。16/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告(1)需求:預計需求:預計 25 年我國市場規模約為年我國市場規模約為 50 億美元,億美元,21-25 年年 CAGR 為為 18.9%受益平板顯示面板需求上漲和我國平板顯示面板國產替代提升,預計受益平板顯示面板需求上漲和我國平板顯示面板國產替代提升,預計 2025 年我國年我國 FDP 用靶材市場規用靶材市場規模將達到模將達到 320 億元(折合約億元(折合約 50 億美元),億美
40、元),預計 21-25 年 CAGR 為 18.9%。整體來看,全球顯示面板出貨量增長已趨于平穩,參考 Frost&Sullivan 數據,2021-2025 年全球顯示面板出貨量增速不斷降低,預計 2024 年全球顯示面板出貨量將達到 2.73 億平方米,2020-2024 年年均復合增速僅為 2.9%。我國平板顯示面板出貨量增速明顯快于全球顯示面板增速,2020-2024 年年均復合增速為 6.3%,國產替代趨勢明顯,預計 2024 年我國顯示面板出貨量將占全球顯示面板出貨量的 42.5%。受益平板顯示面板需求上漲和我國平板顯示面板國產替代提升,我國顯示面板靶材市場預計也將保持較快增長,參
41、考 IHS 預測,預計 2025 年我國 FDP 用靶材市場規模將達到 320 億元(折合約 50 億美元),預計 21-25 年 CAGR 為 18.9%。在全球顯示面板靶材中的占比將提升到 57.7%。(2)供給:日企占據國內市場主導地位,國產替代逐漸提速)供給:日企占據國內市場主導地位,國產替代逐漸提速 我國顯示面板靶材高度依賴進口,日企在國內市場仍然占據主導地位,但國產替代逐漸提速。我國顯示面板靶材高度依賴進口,日企在國內市場仍然占據主導地位,但國產替代逐漸提速。當前該領域競爭格局以攀時攀時、世泰科世泰科、賀利氏賀利氏、愛發科愛發科、住友化學住友化學、JX 金屬金屬等為代表的國外少數幾
42、家跨國集團占據主導地位,其中攀時、世泰科等廠商是全球鉬靶材的主要供應商,住友化學、愛發科等廠商占據了全球鋁靶材的大部分市場,三井礦業三井礦業、JX 金屬、優美科優美科等廠商是全球 ITO 靶材的主要供應商,愛發科、JX 金屬等廠商是全球銅靶材的主要供應商。國內以隆華科技隆華科技、江豐電子江豐電子、阿石創阿石創、有研新材有研新材、先導稀先導稀材材為主,國產替代正逐漸加速。1)鋁靶鋁靶 目前國內液晶顯示行業用鋁靶材主要被日資企業主導,由于價格較低,是平板顯示行業常用的濺射靶材,目前國內液晶顯示行業用鋁靶材主要被日資企業主導,由于價格較低,是平板顯示行業常用的濺射靶材,但近年來正逐步被銅靶所替代。但
43、近年來正逐步被銅靶所替代。外企方面:愛發科愛發科電子材料(蘇州)有限公司大約占據國內 50%左右的市場份額。其次,住友化學住友化學也占有一部分市場份額。國產方面:江豐電子江豐電子從 2013 年左右開始介入鋁靶材,目前已大批量供貨,是國產化鋁靶材的龍頭企業。另外,南山鋁業南山鋁業、新疆眾和新疆眾和等企業也具備高純鋁的生產能力。2)銅靶銅靶 從濺射工藝的發展趨勢上來講,對銅靶材的需求比例一直在逐步增加,加之,近幾年國內液晶顯示行業從濺射工藝的發展趨勢上來講,對銅靶材的需求比例一直在逐步增加,加之,近幾年國內液晶顯示行業的市場規模整體上有所擴大,因此,平板顯示行業對銅靶材的需求量將繼續呈上升趨勢。
44、的市場規模整體上有所擴大,因此,平板顯示行業對銅靶材的需求量將繼續呈上升趨勢。外企方面:愛發科發科電子材料(蘇州)有限公司幾乎壟斷著國內銅靶材市場,市場占有率在 80%以上,且該公司近幾年營收的增加額,主要來自于銅靶材銷量的增加。國產方面:有研新材具備高純銅原料生產能力,但目前 17/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 主要致力于半導體行業用圓形靶材生產,對液晶顯示行業銅靶僅有 500 噸產能;洛銅集團洛銅集團具備高純銅生產能力但不生產靶材,且高純銅原料價格和進口原料相比,在價格方面無明顯競爭優勢,江豐電子江豐電子引進海外高端人才,致力于開發高純銅
45、原料和銅靶材,即將批量生產。3)鉬靶鉬靶 鉬靶材國內需求占全球超過一半,國產化率約有鉬靶材國內需求占全球超過一半,國產化率約有 50%。鉬靶具體可分為條靶、寬靶和管靶。鉬靶具體可分為條靶、寬靶和管靶 3 種,其中,種,其中,4.5 代、代、5.5 代和代和 6 代線一般使用寬幅鉬靶,而代線一般使用寬幅鉬靶,而 8.5 代及以上世代線用使用組合條靶或管靶。代及以上世代線用使用組合條靶或管靶。組合條靶:組合條靶:外企方面國外的奧地利攀時攀時、德國世泰科世泰科、日本愛發科愛發科等企業已基本退出了這部分市場。國產方面鉬靶材企業主要集中在洛陽地區,其中,隆華節能下屬的洛陽高新四豐電子材料有限公司洛陽高新
46、四豐電子材料有限公司占據了國內 60%多的市場份額,另外,洛陽高科鉬鎢材料有限公司占據了國內大約 10%左右的市場份額。寬幅鉬靶:寬幅鉬靶:外企方面攀石、世泰科等企業在國內寬幅鉬靶材市場占據較大市場。國產方面四豐電子大尺寸寬幅鉬靶已經開始批量供貨;阿石創阿石創和金鉬股份金鉬股份兩家上市公司也充分利用各自在寬幅靶材軋制和靶材加工及銷售方面的優勢開展緊密合作,金鉬股份向阿石創銷售寬幅鉬靶坯和條形鉬靶坯(條形靶坯由寬幅靶坯切割而成),阿石創負責后續綁定等工序和成品銷售工作。鉬管靶:鉬管靶:8.5 代線及以上常用鉬靶,每套包含 12 根,每根單重約為 300kg,每套重量約為 3600kg。由于鉬管靶
47、的實際利用率約為 70%,因此,每套鉬管靶的成膜重量約為 2500kg。每條 8.5 代線對鉬管靶的需求量約為 30 噸/年。另外,鉬管靶的供應商,除了要通過其面板生產企業的認證外,還要通過鉬管靶濺射設備生產商美國 AKT 公司的認證,并且要被收取鉬管靶售價約 5%的認證費。截止 2017 年底,國內采用管靶濺射設備的生產線只有 1 條,業內也普遍認為鉬管靶的發展空間并不大。4)鉬鈮)鉬鈮10合金靶合金靶 西部材料下屬西安瑞福萊鎢鉬西安瑞福萊鎢鉬有限公司和愛發科愛發科公司合作,經多次試驗攻關,已于 2017 年成功軋制出了氧含量小于 1000 106,致密度達 99.3%的 Mo-Nb 合金靶
48、坯。此外金鉬集團也已實現高純大尺寸鉬鈮管狀靶材順利交付,攻克了大規格鉬鈮合金靶材制粉、燒結、加工等關鍵工藝難題,掌握了大尺寸靶材的核心制備技術。經第三方機構檢測,制備出的鉬鈮合金靶材各項指標達到要求。在此基礎上,項目組又承接了用戶管狀靶材的訂購需求,順利交付了 3 套高純大尺寸鉬鈮合金管狀靶材,且品質優良。鉬鈮合金管狀靶材直徑大于 150 毫米、長度達到 2100 毫米,純度可達 99.99%,氧含量小于 500ppm。5)ITO靶材靶材 ITO 靶材是由靶材是由 90%的氧化銦與的氧化銦與 10%的氧化錫配比的氧化錫配比而成,相對密度要求大于而成,相對密度要求大于 99.5%。目前全球銦消耗
49、。目前全球銦消耗量中量中 40%50%以上是用于制備加工以上是用于制備加工 ITO 靶材。靶材。外企方面,據新思界 2020 年 8 月發布的國內 ITO 靶材需求量 5 成依賴進口國產替代需求較高一文介紹,全球 ITO 靶材市場主要供應商有日礦金屬日礦金屬、三井礦業三井礦業、優美科優美科等,其中日礦和三井幾乎占據了高端 TFT-LCD 市場用 ITO 靶材的全部份額和大部分觸摸屏面板市場,愛發科愛發科也有相關產品,東曹東曹、日立日立、住友住友、VMC、三星三星、康寧康寧等企業也掌握核心技術。目前中國 ITO 靶材供應約一半左右依賴進口。本土廠商生產的 ITO 靶材主要供應中低端市場,約占國內
50、市場 30%的份額;而高端 TFT-LCD、觸摸屏用ITO 靶材幾乎全部從日本、韓國進口。國產方面,近年來,國內多家廠商宣布進入 ITO 靶材領域,但實際量產和導入并不順利,也尚未實現批量供應。據調研,目前國內有能力量產并供貨的 ITO 靶材廠商有先導稀材先導稀材,其 ITO 靶材產能預計已經達 1100 噸/年(清遠 200 噸 LCD 用 ITO 靶材,100 噸 5G 手機 ITO 靶材,合肥 800 噸),隆華科技全 18/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 資子公司晶聯光電晶聯光電的 ITO 靶材產能已經達到 100 噸/年,且在建 20
51、0 噸/年,映日科技映日科技的 ITO 靶材產能已經達到 120 噸/年,戊電科技戊電科技的 ITO 靶材產能已經達到 50 噸/年等,而阿石創阿石創 ITO 靶材產能實際占比較小。近年來部分國內企業目前也已通過相關認證,在下游市場得到較為廣泛的應用。國內的靶材廠商都正在不斷提升技術工藝和生產設備,努力通過 TFT-LCD 試鍍測試打開高端 OLED 顯示領域的大門。(3)應用趨勢:預計)應用趨勢:預計 OLED 用鉬靶與低電阻銅靶成長空間廣闊用鉬靶與低電阻銅靶成長空間廣闊 顯示面板用靶材的發展趨勢是:大尺寸、低電阻、高純度、高密度化,高效率化。顯示面板用靶材的發展趨勢是:大尺寸、低電阻、高純
52、度、高密度化,高效率化。平板顯示器對于濺射靶材的純度和技術要求僅次于半導體,一般在 4N 甚至 5N(99.999%)以上。在濺射靶材應用領域中,半導體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內部微觀結構等最為嚴苛。相較于半導體芯片,平板顯示器對于濺射靶材的純度和技術要求略低一籌,但隨著靶材尺寸的增大,對濺射靶材的焊接結合率、平整度等指標提出了更高的要求。1)鉬靶鉬靶 鉬濺射靶材作為鉬濺射靶材作為 OLED 顯示屏中的關鍵核心原材料,預計未來會有較快幅度的增長,據顯示屏中的關鍵核心原材料,預計未來會有較快幅度的增長,據 DSCC 測算,測算,到到 2025 年,中國大陸的年,中國大陸的 Gen6 OLE
53、D 產線將消耗約產線將消耗約 248Ton 高純高純 Mo。鉬靶及其合計靶材作為OLED 陰極常用材料,通常來看是 OLED 屏幕使用最多的靶材原料,2019 年之前,鉬濺射靶材由國外供應商獨家供應,國產化率極低,鉬靶原材料的瓶頸也阻礙這我國 OLED 顯示行業的發展。但近年來,但近年來,金鉬股份等國內企業已突破了鉬濺射靶材行業壁壘。金鉬股份等國內企業已突破了鉬濺射靶材行業壁壘。據悉 2019 年金鉬股份鉬靶材產品銷售同比增長 222%,躋身成為三星全球第二大供應商。2020 年鉬靶材產品銷量同比增加 47%。預計隨著 OLED 的快速崛起,鉬靶未來將保持較高增長。參考 DSCC 數據,預計
54、2025 年,中國大陸的 Gen6 OLED 產線大約需要消耗 46Ton 的 Al 和 248Ton 高純 Mo。其中京東京東方方、深天馬深天馬和華星華星大致會消耗總量的 37%、20%和 17%。19/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2)銅靶)銅靶 得益于優異的電學性能,銅靶將在顯示屏生產得到廣泛運用,據得益于優異的電學性能,銅靶將在顯示屏生產得到廣泛運用,據 DSCC 測算,中國大陸測算,中國大陸 Gen10.5 工廠工廠對高純對高純 Cu 的需求會從的需求會從 2021 年年 599 噸,逐步增加到噸,逐步增加到 2025 年的年的 9
55、76 噸。噸。G8.5+產線對高純產線對高純 Cu 的需的需求將會超過求將會超過 8000 噸。噸。據悉,為滿足超高清電視性能需要和未來 4K、8K 產業規劃,現在國內所有的Gen10.5 代產線均已采取銅制程。同時,也為了進一步增加高端 IT 產品的刷新率和分辨率,一些較小的產線也逐步開始進行 Cu 制程的改建,不少 Gen8.5 和 Gen8.5 代線也在逐漸的全部或者部分轉向 Cu 制程。預計到 2025 年,所有 G8.5+的產線均會采用 Cu 制程。隨著 Cu 制程的進一步推廣,顯示面板廠對 Cu 的需求和依賴也會進一步推高。根據 DSCC 測算,中國大陸 Gen10.5 工廠對高純
56、 Cu 的需求將會從 2021 年 599 噸,逐步增加到 2025 年的 976 噸。若考慮到G8.5+產線,預計中國大陸 G8.5+產線每年對高純 Cu 的需求會超過 8000 噸。與 Al 不同,Cu 的氧化物不能形成致密保護膜,耐腐蝕較差且擴散性較強,所以在采取 Cu 工藝時,一般會用 Mo 和 Ti 進行保護。據 DSCC 測算,假設 Gen10.5 代線均以 Ti 來保護 Cu 線,則在 2025 年大致一年會消耗 38 噸的高純 Ti。若考慮到 G8.5+產線,假設在 2025 年,G8.5+的產線一半采用 Mo,而一般采用 Ti,則在 2025 年,大約需要消耗 640 噸高純
57、 Mo,372 噸高純 Ti。20/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 3)面板面板ITO靶材靶材 預計整體需求相對穩定,但高端 ITO 靶材國產替代需求強勁。ITO 靶材技術難壁壘高,長期以來一直被外商高度壟斷,國產化進展十分緩慢。目前中國 ITO 靶材供應超一半左右依賴進口。本土廠商生產的ITO 靶材主要供應中低端市場;而高端 TFT-LCD、觸摸屏用 ITO 等靶材幾乎全部從日本、韓國進口。據 Research In China 數據顯示,2018 中國 ITO 靶材需求已超過 1000 噸。但其中一半仍需進口,其中多為高端 ITO 靶材,本
58、土企業實現進口替代的空間很大。但考慮到 OLED 產業對于 ITO 靶材需求相對較小,預計未來面板用 ITO 靶材市場將維持相對穩定。3、光伏靶材光伏靶材:薄膜電池產業化加速,濺射靶材需求有望大漲:薄膜電池產業化加速,濺射靶材需求有望大漲 光伏領域對靶材的使用主要是薄膜電池和光伏領域對靶材的使用主要是薄膜電池和 HJT 光伏電池。光伏電池。以 HJT 電池片為例,在 HJT 電池片結構中具有 TCO 薄膜層,該薄膜承擔著透光以及導電的重要作用。應用物理氣相沉積(PVD)技術,使離子和靶材表面的原子離開靶材,在基底上形成透明導電薄膜。以鈣鈦礦電池結構為例,鈣鈦礦電池是由多層薄膜以及玻璃等構成。例
59、如 ITO 薄膜就需要光伏靶材進行制備。薄膜較為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及薄膜較為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及 ITO 靶、靶、AZO 靶靶(氧化鋁鋅氧化鋁鋅)等,等,ITO 靶靶材是當前太陽能電池主要的濺射靶材。材是當前太陽能電池主要的濺射靶材。薄膜電池中透明導電膜至關重要,承擔著透光和導電的雙重作用。從 ITO 靶材的優勢來看,氧化銦錫(ITO)是 N 型半導體材料,具有高導電率、高可見光透過率、較強的機械硬度和良好的化學穩定性等優點。因此,在光伏領域中,ITO 靶材為原材料所制成的 ITO 薄膜具有較好的光學特性和電學特性。(1)需求:)需求:預估預估
60、2025 年中國太陽能電池靶材市場規模預計將達到約年中國太陽能電池靶材市場規模預計將達到約 38 億美元億美元 1)全球光伏靶材市場規模預測全球光伏靶材市場規模預測 參考 CPIA 預測,若 HJT 的市場份額將從 2020 年的 3%增加至 2025 年的 20%左右,同時參考前瞻產業研究院 HJT 成長變化情況,假設 HJT 靶材成本緩慢遞減。2025 年下降到 0.041 元/w,同時預計全球薄膜電池滲透率有望繼續觸底回升,每年提升 0.5%,鑒于 2020 年薄膜電池內部結構變化相對已趨于 21/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 穩定,選
61、取 2020 年薄膜電池成本為 2021-2025 年基數,預計 2025 年全球太陽能電池靶材市場規模有望達到 112 億美元。2020-2025 年 CAGR 為 28.8%。2)中國光伏電池靶材市場規模預測中國光伏電池靶材市場規模預測 目前國內光伏電池主要以硅片涂覆型太陽能電池為主,薄膜電池以及 HJT 占比較低,但是未來增 長潛力較大。國內薄膜電池企業數量偏少,主要為成都中建材成都中建材、杭州龍焱杭州龍焱和中山瑞科中山瑞科。HJT 電池方面,目前通威股份通威股份、愛康科技愛康科技、彩虹新能源彩虹新能源、漢能漢能等上市公司相繼布局 HJT 電池。若 2025 年中國薄膜電池產品類型結構開
62、始與全球趨同,且 HJT 電池與薄膜電池滲透率中國與全球逐步趨同,預估 2025 年中國太陽能電池靶材市場規模預計將達到約 38 億美元,20-25 年 CAGR 為 58.2%。(2)應用趨勢)應用趨勢:ITO 靶材發展趨勢靶材發展趨勢清晰,清晰,AZO 靶材有望替代靶材有望替代 ITO 靶材靶材 1)ITO靶材的發展趨勢靶材的發展趨勢 22/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 從從 ITO 靶材的發展趨勢來看:靶材的發展趨勢來看:1)大尺寸化,在需要大面積鍍膜時,通常將小尺寸靶材拼接焊接成大尺寸靶材,由于具有焊縫,靶材鍍膜質量將降低;2)高密度
63、化,在濺射過程中 ITO 靶材表面會出現結瘤現象,如果繼續濺射,所制備的薄膜光學性能以及電學性能將降低。高密度的靶材具有較好的熱傳導性以及較小的界面電阻,因此結瘤現象出現的概率較小,所制備的 ITO 薄膜的質量較高,且生產效率、成本較低;3)提高靶材利用率,由于平面靶材在濺射過程中,中間部分難以被侵蝕,因此靶材利用效率相對較低。通過改變靶材形狀,可以提高靶材的利用效率,從而降低制備 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 從整體上看,ITO 在光電綜合性能上高于 AZO 靶材,但 AZO 靶材的優勢或將為靶材帶來降本空間。在AZO 和 ITO 薄膜性能對比及其在太
64、陽電池中的應用的相關實驗中利用 AZO 靶材和 ITO 靶材制備了3 組實驗薄膜(共 6 份樣品)。實驗中主要從光學性能和電學性能上對 AZO 薄膜和 ITO 薄膜進行了對比。在特定情況下在特定情況下 AZO 靶材與靶材與 ITO 靶材電學性能差距縮小。靶材電學性能差距縮小。根據最終實驗數據來看,AZO 薄膜和 ITO 薄膜的方塊電阻以及電阻率隨著薄膜的厚度增加而降低,并且隨著薄膜厚度的增加,AZO 薄膜與 ITO 薄膜方塊電阻以及電阻率之間的差距逐步縮小。當 AZO 薄膜厚度為 640nm 時,方塊電阻以及電阻率為32sq-1 和 20.48*10-4cm。AZO 薄膜光學性能優于薄膜光學性
65、能優于 ITO 薄膜。薄膜。ITO 薄膜的光學性能隨著厚度的增加明顯變差,但是對于 AZO 薄膜,透射率并沒有隨著厚度的增加而明顯下降,在厚度為 395nm 時,高透射率光譜范圍最寬,可見光區平均透射率最高,光學總體性能最優,可充當透射率要求在 85%以上的寬光譜透明導電薄膜的光學器件。無銦化是靶材降本的主要途徑。無銦化是靶材降本的主要途徑。鋅價遠低于銦價,AZO 靶材性價比高于 ITO 靶材。2020-2022 年,銦價和鋅價整體呈現上漲趨勢,且漲幅較大。截至 2022 年 10 月 13 日,我國銦價為 1425 元/kg。截至2022 年 10 月 14 日,我國鋅價為 25528 元/
66、噸。隨著光伏行業對于 ITO 靶材的需求量不斷增加,銦價或將持續走高。23/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 4、記錄媒體靶材:趨勢難逆,磁記錄靶材預計將逐步轉向存儲芯片靶材記錄媒體靶材:趨勢難逆,磁記錄靶材預計將逐步轉向存儲芯片靶材(1)HDD 轉向數據中心存儲獲新生,磁記錄靶材目前仍保持高速增長轉向數據中心存儲獲新生,磁記錄靶材目前仍保持高速增長 數據存儲可分為光存儲、磁存儲與半導體存儲數據存儲可分為光存儲、磁存儲與半導體存儲,近年來半導體存儲發展迅速,預計光磁記錄媒體市場會受到一定侵蝕。但從數據存儲量來看,目前磁記錄仍然占據主導記錄,SSD
67、 短期仍然難以替代。傳統的磁存儲設備機械硬盤(HDD)由于其儲存容量大、儲存時間長且相對于 SSD 更加安全穩定的優點使得其在冷數據存儲(占全部數據的 80%)中方面優勢較大,目前數據中心存儲也依然以機械硬盤為主。伴隨著全球數據量的快速增長,機械硬盤出貨容量也保持快速增長。2020 年全球機械硬盤出貨容量已超1ZB。光存儲技術是用激光照射介質,通過激光與介質的相互作用使介質發生物理、化學變化,將信息存儲下來的技術,主要包括 CD、VCD、DVD、BD 藍光等技術。整體上來看 CD 等技術占存儲比例較低。磁記錄靶材則多以濺射法制作,常用材料為鈷(磁記錄靶材則多以濺射法制作,常用材料為鈷(3N)、
68、鎳鎳、鐵合金鐵合金、鉻鉻、碲、硒(碲、硒(4N)、稀土稀土-遷移遷移金屬(金屬(3N)等,主要包括鉻靶、鎳靶、鈷靶。)等,主要包括鉻靶、鎳靶、鈷靶。由于光記錄媒體出貨容量占比較小,因此主要討論磁記錄情況,按記錄媒體的機械形狀和驅動方式的不同,磁記錄可分為磁鼓、磁帶(錄音機、錄像機、數據記錄)、磁盤(硬盤、軟盤)、磁卡等,其中,高密度硬盤領域的磁性薄膜幾乎都是以濺射法制作的,這些磁記錄薄膜材料有很高的記錄密度。因此也要求濺射靶材具有高純度、低氣體含量、細晶微結構、均勻的金相、高磁穿透和使用率、優異的電性與機械特性等特點。磁記錄靶材常用材料為鈷(3N)、鎳、鐵合金、鉻、碲、硒(4N)、稀土-遷移金
69、屬(3N)等,主要包括鉻靶、鎳靶、鈷靶。24/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 我國磁記錄靶材市場主要集中在東芝東芝、西部數據西部數據、希捷希捷三家企業,以海外供應為主。中國生產磁記錄靶材企業數量和產能也非常有限。受益于數據存儲需求快速增長,全球磁記錄媒體靶材依然維持較高增速,預估受益于數據存儲需求快速增長,全球磁記錄媒體靶材依然維持較高增速,預估 2025 年全球記錄媒體靶年全球記錄媒體靶材金額約為材金額約為 101 億美元,億美元,2020-2025 年年均復合增速約為年年均復合增速約為 10.6%。2013-2016 年單位機械硬盤容量所需
70、靶材金額約為 0.049、0.048、0.053、0.056 億美元/EB,整體上相對穩定,因此若 2017-2020 年該金額與 2016 年相同,可計算出 2020 年的全球記錄媒體靶材金額約為 61 億美元,2013-2020 年年均復合增速約為 15.6%。若單位機械硬盤容量所需靶材金額繼續維持不變,參考全球 HDD 出貨量情況,預估 2025 年的全球記錄媒體靶材金額約為 101 億美元,20-25 年年均復合增速約為 10.6%。預估預估 2020 年我國記錄媒體濺射靶材市場規模為到年我國記錄媒體濺射靶材市場規模為到 97 億元(折合億元(折合 14 億美元),億美元),2013-
71、2020 年年均年年均復合增速約為復合增速約為 8.9%。由于機械硬盤國產化水平極低,因此預計我國機械硬盤靶材市場也增長較為緩慢,參考 2013-2016 年記錄媒體靶材同比情況,若 2017-2020 年增速仍然維持在 9%左右。預估 2020 年我國記錄媒體濺射靶材市場規模已達到 97 億元(折合 14 億美元),我國記錄媒體靶材市場規模較小,主要系我國機械硬盤國產化水平極低,以及記錄媒體研發重心主要在半導體存儲 SSD,對傳統的機械硬盤形成了一定替代。(2)應用應用趨勢趨勢:傳統光磁記錄媒體正轉向半導體存儲傳統光磁記錄媒體正轉向半導體存儲 固態硬盤替代機械硬盤已是大勢所趨,傳統光磁記錄媒
72、體靶材預計將逐步向半導體存儲芯片靶材轉移。固態硬盤替代機械硬盤已是大勢所趨,傳統光磁記錄媒體靶材預計將逐步向半導體存儲芯片靶材轉移。作為新一代硬盤,SSD 在性能、體積、噪音、震動等方面均遠勝于 HDD。近幾年隨著 NAND 閃存技術的不斷發展,基于閃存存儲的 SSD 性能不斷提升,不僅壽命足以支持各類應用場景,其價格也在持續回落恢復到市場所認同的高性價比。但短期來看,HDD 在數據中心等方面的優勢依然較為突出,SDD 仍 25/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 有部分缺陷尚待攻克,受益于全球數據存儲需求的高速增長,HDD 與 SSD 在存儲容量
73、方面均將保持較快增速,但 SSD 對 HDD 逐步形成侵蝕已成必然。也將帶動傳統光磁記錄媒體靶材預計將逐步向半導體存儲芯片靶材轉移。存儲芯片需求的上升預計將帶來鈷靶、鎢靶、鉭靶等靶材需求上升。存儲芯片需求的上升預計將帶來鈷靶、鎢靶、鉭靶等靶材需求上升。據介紹,存儲器芯片靶材使用和邏輯芯片的使用種類有很大區別。邏輯里用量大的是銅、鉭、鈦、鋁、鈷、鎳鉑等,這幾種材料占到所有份額的 95%以上,其中銅和鉭占采購份額的 85%。銅和鉭是邏輯 FAB 里面用量最大的兩種產品,若能掌握銅、鉭靶材的生產工藝,則主導邏輯 FAB 靶材。存儲器芯片則分為兩個方向,一個是 DRAM,一個是 NAND。DRAM 廠
74、主要種類是鎢、鈦、鉭、鋁、鈷、銅,用量最大的是鈦靶和鋁靶,但單塊金額較低。如能掌握鈷靶、鎢靶、鉭靶的研發能力,預測便能掌握較大的 DRAM 份額。鋁靶、鈦靶的行業壁壘相對較低,使用較為成熟,國內的江豐、有研等在FAB 采購份額也均占有一定的比例,對于高端的鎢、鈷、鉭靶材供應商主要還是以 nikko、Tosol 等國外企業為主。3DNAND 領域主要使用的靶材為鎢,其次是鈦,再其次是銅和鉭的用量,鎢靶的采購額占據 3DNAND 工廠的 70%以上份額,此外我國的長江存儲 32 層堆棧 3DNAND 閃存量產在即,國產3D-NAND 加速崛起,鎢靶在國內市場需求較大,也是目前我國亟需突破的一款靶材
75、。江豐電子與章源鎢業也在高純鎢及靶材方面取得了較大進步。26/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 六六、相關公司、相關公司 1、隆華科技隆華科技 1995 年,洛陽隆華制冷設備有限公司成立。公司前期主要以銷售冷卻(凝)設備為主。2011 年,公司于深交所上市簡稱“隆華環?!?,2018 年更名為“隆華科技”。2015 年起正式啟動轉型升級,全力布局新材料產業。目前公司在新材料領域的產業布局基本完善,已經形成了“電子新材料”+“高分子復合材料”的兩大產業板塊。全資子公司豐聯科光電率先打破高端靶材海外壟斷,光伏靶材通過隆基等客戶認證。全資子公司豐聯科光電
76、率先打破高端靶材海外壟斷,光伏靶材通過隆基等客戶認證。2022 年 6 月,公司全資子公司四豐電子與晶聯光電進行了資產整合,設立“豐聯科光電(洛陽)股份有限公司”。豐聯科光電擁有豐富的靶材產品系列組合,研發生產的高純鉬及鉬合金靶材、ITO 靶材、銀合金靶材等科技產品,填補了中國在相關領域的技術空白,率先打破長期以來高端靶材依賴進口的局面。顯示面板領域,公司成功進入京東方、TCL 華星、天馬微電子、韓國 LGD、臺灣群創光電及友達光電等多家國際一流半導體顯示面板企業的產品供應鏈,成為細分行業的技術引領者和標準制定者。光伏領域,公司開發的特殊比例光伏靶材已通過隆基等客戶的認證,并同時進行著多種新型
77、靶材的研究、開發及拓展工作。鈣鈦礦光伏領域,公司靶材產品可應用于鈣鈦礦電池的 TCO 層、空穴傳輸層和電子傳輸層。隨著在不同用戶端測試認證的增加和自身產能的快速提升,未來靶材出貨量有望同步快速增長。2、有研新材有研新材 有研新材是有色金屬新材料行業骨干企業,公司原名有研半導體材料股份有限公司,是由北京有色金屬研究總院獨家發起,以募集方式設立的股份有限公司,主要從事稀土材料、微光電子用薄膜材料、生物醫用材料、稀有金屬及貴金屬、紅外光學及光電材料等新材料的研發與生產。子公司有研億金為國內靶材龍頭,具備從超高純原材料到濺射靶材、蒸發膜材垂直一體化研發/生產能力的產業化平臺。產品涵蓋高純銅、鈦、鈷、鋁
78、、鎳、金、銀、鉑、釕及其合金等電子信息行業用全系列高純金屬材料、濺射靶材和蒸發膜材,廣泛應用于半導體分離器件和集成電路等領域。集中力量持續推廣大尺寸高端靶材產品。集中力量持續推廣大尺寸高端靶材產品。2020 年,有研億金實現十余款 12 英寸高純金屬濺射靶材產品的關鍵技術突破,多款產品通過中芯國際、長江存儲以及新加披、韓國等國內外高端集成電路廠商驗證,并批量供貨;公司大尺寸靶材占比持續增加,8-12 英寸靶材占比達到靶材整體銷量的三分之二。2021年公司持續推廣 12 英寸高端靶材產品,產品類型成功轉型升級并形成快速增長,8-12 英寸產品銷售數量占比快速增長。銅、鈷系列靶材占比上升。銅、鈷系
79、列靶材占比上升。2021 年山東高純材料基地全面達產,為實現銅系列靶材、鈷靶材等垂直一體化打下堅實基礎。公司銅系列高端靶材產品全面實現技術突破,12 英寸高純銅及銅合金靶材、高純鎳鉑靶材和高純鈷靶材的多款產品,通過多家集成電路高端客戶認證,開始批量供貨,銅系列靶材、鈷靶材占比逐步上升。3、阿石創阿石創 國內國內 PVD 鍍膜材料領域的龍頭。鍍膜材料領域的龍頭。阿石創成立于 2002 年,總部位于福建福州。公司從事 PVD 鍍膜材料的研發、生產與銷售,自主研發 200 多款高端鍍膜材料,主要產品包括 ITO、鉬、銅、鋁、硅、鈦、鉭及各類合金與稀有金屬靶材。公司為國內 PVD 鍍膜材料行業設備齊全
80、、技術先進、產品多元化的龍頭 27/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 企業之一。公司產品下游覆蓋光學、光伏、半導體、平板顯示等多個領域,客戶包括京東方、華星光電、水晶光電、舜宇光學、群創光電等一線龍頭企業。公司在鈣鈦礦介孔層、致密層靶材環節已有成熟產品。公司在鈣鈦礦介孔層、致密層靶材環節已有成熟產品。ITO 靶材被列為 35 項“卡脖子”技術之一,技術門檻極高,國內市場長期為日韓企業所壟斷。公司對于 ITO 靶材研發布局多年,2017 年 ITO 靶材量產線投產。光伏異質結領域,公司積極推動 ITO 靶材的擴產與驗證。鈣鈦礦電池領域,在基礎的介孔
81、層、致密層用靶材環節,如 TiO2 等,公司已有成熟產品。4、江豐電子江豐電子 公司是國內高純濺射靶材的龍頭企業,業務遍布全球。公司是國內高純濺射靶材的龍頭企業,業務遍布全球。公司自 2005 年成立以來一直從事高純濺射靶材的研發生產和銷售,通過多年技術積累,已經成為中芯國際、臺積電、京東方、SunPower 等國內外知名廠商的靶材供應商,是國內高純濺射靶材的龍頭企業。公司主要產品包括鋁靶、鉭靶、鈦靶及半導體零部件等,2021 年公司實現營收 15.93 億元,其中鉭靶、鋁靶、鈦靶營收分別為 5.17 億元、2.76 億元、2.13 億元,占比分別為 32.5%、17.4%、13.4%。公司業
82、務遍布全球,產品遠銷海外,2021 年,公司產品在國內和海外營收占比分別為 43.4%和 56.6%。七、趨勢展望七、趨勢展望 1、2025 年年靶材靶材全球市場規模將達全球市場規模將達 333 億美元億美元 綜上,靶材作為半導體、顯示面板、光伏電池等的關鍵原料,預計 2025 年全球市場規模將達 333 億美元,從下游來看,能夠認為半導體靶材市場、顯示面板靶材市場以及光伏面板靶材市場未來成長空間較大,國產替代需求強烈。2、HJT 電池靶材有望快速實現國產替代電池靶材有望快速實現國產替代 國產靶材廠商有望在 HJT 電池時代實現靶材上的彎道超車。對于異質結電池這個全新領域,靶材還未大規模應用,
83、考慮到電池廠商與海外企業合作研發效率較低,同時隆華科技等國內的靶材廠商品質已經在顯示面板領域得到充分展現。因此從 HJT 電池靶材應用源頭開始,HJT 電池靶材國產化就已先行一步。八八、參考研報、參考研報 1.東方證券-有色、鋼鐵行業新材料系列報告:國產替代+技術革新,高端靶材需求強勁 2.東亞前海證券-綜合電力設備商行業洞悉光伏輔材產業鏈系列三:HJT 及薄膜太陽能電池迅猛發展,光伏靶材躋身重要原材料 3.民生證券-金屬行業 2023 年度策略系列報告之新材料篇:材料自主可控強國之路,資源安全大勢所趨 4.國信證券-半導體材料行業深度報告:借力國產替代東風,國內半導體材料加速進階 5.銀河證券-電子行業深度報告:景氣度持續向上,半導體國產替代加速進行 6.華創證券-半導體材料行業深度研究報告:半導體材料景氣持續,國產替代正當時 28/28 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 免責聲明:以上內容僅供學習交流,不構成投資建議?;鄄┗鄄┕倬W官網: 電話:電話:400400-806806-18661866 郵箱:郵箱: