2019年中国高性能靶材行业概览.pdf

头豹研究院 | 化工系列行业概览 400-072-5588 2019 年 中国高性能靶材行业概览 报告摘要 电子研究团队 高性能靶材是溅射过程中被高速离子流轰击的目标 材料，是制备功能薄膜的原材料，主要应用于半导 体集成电路、平板显示、太阳能电池、光学薄膜制 造等领域。受益于全球半导体产业和面板生产向中 国大陆不断转移，下游行业产能扩建趋势明显，加 之行业内部分生产技术已达到国际先进水平，具备 良好成长空间， 预计到 2023 年， 中国高性能靶材市 场规模将达到 339.5 亿元。 热点一：下游应用市场需求增长迅速 热点二：下游产品价格不断降低压缩行业利润空间 热点三：进口靶材免税期结束，行业产能将加速扩张 中国是全球最大的集成电路消费国与进口国，以及消费 电子产品生产国、出口国和消费国。靶材作为集成电路 以及平板显示器生产的重要原料， 在5G、 智能网联汽车、 人工智能、超高清视频等新兴应用驱动下，下游半导体 领域及平板显示行业发展迅速，成为靶材行业发展的核 心动力。 集成电路行业受“摩尔定律”主导，价格不断下降压缩行 业利润空间。摩尔定律是指当价格不变时，集成电路上 可容纳的元器件数目，每隔 18-24 个月就会增加一倍， 性能也将提升一倍。 换算为成本计算法， 即每隔一年半， 成本可降低五成。 2015 年 11 月，财政部、发改委、工信部、海关总署、 国家税务总局五部委联合发布的关于调整集成电路生 产企业进口自用生产性原料，消耗品，免税商品清单的 通知 规定：进口靶材的免税期到 2018 年年底结束。 进口靶材免税期结束有利于加快国产靶材供应本土化速 度，提升靶材市场渗透率。 杨晓丹 分析师 陈夏琳 分析师 邮箱： csleadleo行业走势图 相关热点报告 电子制造系列行业概览 2019 年 中 国柔性电路板 （FPC）行业概览 化工系列行业概览2019 年中国新材料产业行业概览 金属及材料系列行业概览 2019 年中国石墨电极行业 概览 2 报告编号19RI0749 目录 1 方法论 . 5 1.1 研究方法 . 5 1.2 名词解释 . 6 2 中国高性能靶材行业市场综述 . 7 2.1 高性能靶材的定义与分类 . 7 2.2 高性能靶材生产技术 . 10 2.3 中国高性能靶材发展历程 . 11 2.4 中国高性能靶材行业产业链 . 13 2.4.1 上游分析 . 14 2.4.2 下游分析 . 16 2.5 中国高性能靶材行业市场规模 . 17 3 中国高性能靶材行业驱动因素分析 . 18 3.1 下游应用市场需求增长迅速 . 18 3.2 行业整体技术持续创新，逐渐达到国际领先水平 . 21 4 中国高性能靶材行业制约因素分析 . 23 4.1 上游原材料过度依赖进口影响供应链稳定 . 23 4.2 下游价格不断降低，压缩行业利润空间 . 25 中国高性能靶材行业政策分析 . 26 6 中国高性能靶材行业发展趋势分析 . 29 6.1 行业兼并重组加剧，本土靶材产品供应水平提升 . 29 3 报告编号19RI0749 6.2 进口靶材免税期结束，行业产能将迎来快速扩张 . 30 6.3 中游企业向上游延伸趋势明显 . 31 7 中国高性能靶材行业市场竞争格局 . 32 7.1 中国高性能靶材行业竞争格局概述 . 32 7.2 中国高性能靶材行业典型企业分析 . 35 7.2.1 江阴恩特莱特镀膜科技有限公司 . 35 7.2.2 沈阳东创贵金属材料有限公司 . 37 7.2.3 河北东同光电科技有限公司 . 38 4 报告编号19RI0749 图表目录 图 2-1 溅射工艺原理图 . 7 图 2-2 靶材分类 . 8 图 2-3 高性能靶材性能指标及相应要求 . 10 图 2-4 靶材生产工艺流程及技术体系 . 11 图 2-5 中国高性能靶材行业发展历程 . 12 图 2-6 中国高性能靶材行业产业链 . 14 图 2-7 中国高性能靶材行业生产成本占比，2018 年 . 15 图 2-8 中国高性能靶材下游应用领域 . 16 图 2-9 中国高性能靶材行业市场规模，按销售额统计，2014-2023 年预测 . 18 图 3-1 中国集成电路销售额，2014-2018 年 . 19 图 3-2 中国集成电路进出口额及进出口逆差，2014-2018 年 . 19 图 3-3 全球半导体产业转移路径 . 20 图 3-4 江丰电子和有研亿金或政府补助金额，2014-2018 年 . 22 图 3-5 中国靶材行业自主研发核心技术体系 . 22 图 4-1 靶材上游原材料主要进口企业及国产化情况 . 24 图 4-2 江丰电子及阿石创营业成本结构，2018 年 . 25 图 4-3 液晶面板价格走势图，2017.01-2019.08. 26 图 5-1 中国高性能靶材行业相关政策，2015-2018 年 . 28 图 6-1 中国高性能靶材行业并购案例，2017-2018 年 . 30 图 6-2 中国靶材本土龙头企业靶材扩建项目 . 31 图 6-3 中国靶材中游企业向上游延伸示例 . 32 5 报告编号19RI0749 1 方法论 1.1 研究方法 头豹研究院布局中国市场，深入研究 10 大行业，54 个垂直行业的市场变化，已经积 累了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从新材料、半导体、集成电路等领域着手，研究 内容覆盖整个行业的发展周期，伴随着行业中企业的创立，发展，扩张，到企业走 向上市及上市后的成熟期， 研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产业模 式，企业的商业模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法， 挖掘定量数据背后的逻辑， 分析定性内容背后的观点， 客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 行业研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院密切关注行业发展最新动向，报告内容及数据会随着行业发展、技术革新、 竞争格局变化、政策法规颁布、市场调研深入，保持不断更新与优化。 研究院秉承匠心研究， 砥砺前行的宗旨， 从战略的角度分析行业， 从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的行业研究报告。 头豹研究院本次研究于 2019 年 9 月完成。 6 报告编号19RI0749 1.2 名词解释 金属纯度： 生产上以化学杂质的含量作为评价金属纯度的标准， 即以主金属减去杂质总 含量的百分数表示， 常用 N （nine 的第一个字母） 代表， 如 99.9999%写为 6N， 99.99999% 写为 7N,99.999%写为 5N。 高纯铝：纯度（铝含量）大于 99.8%的纯铝，具有良好延展性、高导电率、低变形抗 力等特点。 半导体：常温下导电性能介于导体（conductor)与绝缘体（insulator)之间的材料。 集成电路：一种微型电子器件或部件，采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、 电阻、 电容和电感等元件及布线互连一起， 制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基 片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结 构上已组成一个整体，在电路中用字母“IC”表示。 芯片： 又称微电路 （microcircuit） 、 微芯片 （microchip） 、 集成电路 （integrated circuit， IC)内含集成电路的硅片，体积很小，是计算机或其他电子设备的一部分。 晶圆制造： 每个晶圆片上含成百甚至上千个芯片， 而每个芯片内部又包含着数以亿计的 微型晶体管。晶圆的制造可分为前、后端两大工序。其中，前端工序是按照设计要求在 每个芯片上制作出大量微型晶体管的过程， 后端工序是将芯片内部的晶体管用金属线连 接成电路的过程。 芯片封装： 将芯片上的电路管脚接到芯片封装外壳的引脚上， 从而起到联结芯片内部与 外部电路并保护芯片的作用的工序。 ITO 靶材：成分为 In 2 O 3 /SnO 2 靶材，In 2 O 3 /SnO 2 分别占比 80%95%/5%20%。 晶圆：硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。 7 报告编号19RI0749 3N5：金属纯度为 99.95 2 中国高性能靶材行业市场综述 2.1 高性能靶材的定义与分类 溅射是半导体、 光电行业制备电子薄膜材料的一种物理气相沉积技术， 指固体靶中的原 子被高能量离子（通常来自等离子体）撞击而离开固体进入气体的物理过程。 溅射的工艺原理是利用高能量金属等离子体 （由离子源产生） 在充有惰性气体的高真空 系统中，通过高压电场的作用，促使氩气电离加速聚集成高速氩离子流，轰击靶阴极，被溅 出的靶材料原子或分子沉积在半导体芯片或玻璃、 陶瓷基材表面， 从而形成各类纳米或微米 功能薄膜（见图 2-1） 。 图 1-1 溅射工艺原理图 来源：头豹研究院编辑整理 靶材是在溅射过程中被高速金属等离子体流轰击的目标材料， 是制备功能薄膜的原材料，8 报告编号19RI0749 又称“溅射靶材”， 更换不同靶材可以得到不同的膜系。 本文所研究的高性能靶材是指应用 领域为半导体、平面显示、太阳能电池领域的金属纯度为 99.95%以上的溅射靶材。 靶材按照材质、形状、用途可分为以下几类（见图 2-2） ： （1） 按材质可分为：金属靶材、陶瓷靶材、合金靶材。 （2） 按形状可分为： 平面靶材、 旋转靶材。 平面靶材正常溅射消耗量为 35%40%， 旋转管靶材正常溅射消耗量可达 70%以上。 （3） 按用途可分为：半导体领域用靶材、平板显示用靶材、太阳能电池用靶材、信 息存储用靶材、光学靶材、其它用途靶材。 图 1-2 靶材分类 来源：头豹研究院编辑整理9 报告编号19RI0749 10 报告编号19RI0749 2.2 高性能靶材生产技术 靶材制造的工序步骤精细且繁多， 其工艺流程管理水平和制造水平直接影响靶材的质量 和良品率。 靶材制造首先需要根据应用元件的性能需求进行工艺设计， 其次再进行金属提纯、 压制成型、气氛烧结、塑性加工、热处理、超声探伤、机械加工、水切割、机械加工、金属 化、绑定、超声测试、超声清冼、栓验出货等 15 项工序。在靶材烧制的工艺过程中，需要 精确控制晶粒、晶向等关键指标以确保靶材性能（见图 2-3） 。 图 1-3 高性能靶材性能指标及相应要求 来源：头豹研究院编辑整理 靶材生产制备按照生产工艺可分为两类：粉末烧结法和熔炼铸造法（见图 2-4） 。 粉末烧结法： 适用于两种熔点和密度差别较大的金属靶材、 陶瓷靶材和复合靶材。 粉末 烧结法选用高纯、 超细粉作为原料， 采用热等静压方法获得均匀细晶组织结构。 但制备过程 采用粉末混合、 压制和烧结工艺， 容易在制备过程中带入杂质元素， 烧结过程杂质排除效果 较差，因此该生产方法对靶材制备过程杂质元素控制有严格要求。 熔融铸造法： 适用于单一金属靶材。 熔融铸造法为尽可能降低铸锭中的杂质含量， 通常11 报告编号19RI0749 冶炼和浇注环节需要在真空下进行。 相比粉末冶金法， 此种方法生产的靶材杂质含量低、 致 密度高。 但铸造过程中， 材料组织内部难免存在一定的孔隙率， 这些孔隙会导致溅射过程中 的微粒飞溅， 从而影响溅射薄膜的质量。 为此， 需要后续热加工和热处理工艺降低其孔隙率。 图 1-4 靶材生产工艺流程及技术体系 来源：头豹研究院编辑整理 2.3 中国高性能靶材发展历程 中国高性能靶材行业起步较晚， 目前仍属于新兴行业， 主要有两大发展阶段 （见图 2-5） ：12 报告编号19RI0749 技术突破阶段（2000-2010 年）和快速发展阶段（2011 年至今） 。 图 1-5 中国高性能靶材行业发展历程 来源：头豹研究院编辑整理 （1） 技术突破阶段（2000-2010 年） 在此期间，中国电子工业迅速发展，但面临电子工业类专用靶材需要大量进口的局面， 严重制约中国电子工业发展。为解决靶材供需矛盾，2001 年，国家计委、科技部发布关于 印发当前优先发展高技术产业重点领域指南（2001 年度） ，此后，中国政府连续出台了 支持集成电路用新型关键电子材料靶材研发与产业化系列政策， 为靶材行业在中国本土发展 创造了良好的产业发展环境。 受益于中国政府对靶材行业的持续战略性支持和市场需求， 部 分高性能射靶材企业诞生。2000 年，有研亿金成立，2005 年，本土靶材龙头企业江丰电 子成立，并成功研制出第一块国产靶材，从此打破了日本、美国等公司的技术垄断，结束了 中国在高性能靶材领域完全依赖进口的历史。 这一阶段， 在国家为主导的战略支持下， 中国政府通过人才引进计划鼓励高性能靶材行 业发展， 开始出现少量的本土企业专业从事高性能靶材生产。 靶材行业内企业对靶材技术进13 报告编号19RI0749 行了全面突破， 成功开发出适用于高端领域应用的溅射靶材， 并打破了国外技术垄断， 行业 得到初步发展，但在产品质量与精细标准上仍与国外存在差距。 （2） 快速发展阶段（2011 年至今） 2011 年，随着全球半导体产业向中国进行第三次转移，集成电路在中国进入快速发展 阶段，消费电子、汽车电子等下游应用市场发展迅速，对高性能溅射靶材需求量不断增加。 2012 年 1 月，国家工信部发布新材料产业“十二五”发展规划 ，提出要大力发展大尺 寸超高纯金属靶材微观组织控制、 硬质合金全致密化烧结及涂层沉积定向控制等技术， 掌握 高性能靶材核心技术自主知识产权。 技术难度高、 附加值高的高性能靶材成为这一阶段靶材 行业发展的重点。 高性能靶材覆盖品种不断增多， 部分本土靶材技术水平已达到国际领先水 平，并形成自主核心知识体系。中国本土龙头企业江丰电子产靶材已进入国际市场，其中， IBM、东芝、台积电、NEC、日立、UMC、Hynix、SMIC、英飞凌等国际企业均将江丰电 子靶材列入供应商行列。 这一阶段， 中国靶材行业受益于下游需求的快速增长， 进入快速发展期， 在集成电路市 场和平板显示市场应用靶材方面已达到国际领先水平，并形成自主核心技术体系。 2.4 中国高性能靶材行业产业链 中国高性能靶材行业产业链分为三部分： 产业链上游参与者为高纯金属原材料和生产设 备供应商； 产业链中游主体为高性能靶材产品制造企业； 产业链下游参与者是为半导体、 面 板、太阳能电池、存储器等生产厂商。 14 报告编号19RI0749 图 2-6 中国高性能靶材行业产业链 来源：头豹研究院编辑整理 2.4.1 上游分析 靶材行业上游主要为铝、铜、钛、钽、钨、金、银等各类高纯度金属供应商和生产设备 供应商，其中高纯金属原材料生产成本可占据靶材生产成本的 80%左右，上游原材料价格 波动及供应状况会对中游企业的利润空间和产品品质产生重要影响（见图 2-7） 。 原材料： 高纯度金属材料是高性能靶材生产的基础， 半导体领域用靶材、 平板显示用靶15 报告编号19RI0749 材、太阳能电池用靶材、光学靶材、数据存储用靶材对上游金属纯度要求不同。超大规模集 成电路半导体芯片对金属纯度要求通常要达到 99.9995%（5N5）以上，平板显示器和太阳 能电池等领域对金属纯度的要求略低，要求分别为 99.999%（5N）和 99.995%（4N5）以 上。 中国虽然是铝、铜、钛、钽、钨金属储存和初级金属生产大国，但本土相关厂商高纯度 加工技术和规模化生产能力较低， 金属纯度较低， 提纯后金属大部分无法达到高纯靶材生产 需要。 中国本土靶材生产厂商主要通过向日、 美等外资企业进口获得上游高纯金属原材料供 给。 因此以美国、 日本等国家为主的高纯金属生厂商对中游靶材生产企业有极强的议价能力。 近五年， 为满足高性能靶材生产企业降低原料成本， 规模化生产需求， 中国本土企业在 超高纯原料的制备发展迅速，正逐步实现国产替代进口。例如宁夏东方钽业可提供 3N5、 4N、4N5 三类级别高纯靶材原料。金川集团、紫金矿业、贵研铂业可以提供高纯贵金属类 原材料，国产化速度不断加快。 生产设备： 靶材生产线由 30 多种设备构成， 主要包括靶材冷轧系统设备、 热处理设备、 热等静压设备、 超声波焊接分析系统等。由于靶材生产工序较长且复杂，靶材生产线组建费 用处于 7,000 万元14,000 万元之间，生产线价值高导致固定资产折旧费用较高，生产设 备折旧类制造费用占据整体生产成本的 17.4%。中国本土企业为降低生产成本，通常与设 备厂商联合进行定制化设备生产。例如，2018 年 1 月，江丰与四川航空工业川西机器有限 责任公司合作， 联手打造国内首创的超大规格热等静压设备。 此外江丰电子与本土设备厂家 经过四年，研制出的金属焊接装备在焊接单工序上每年可节省几百万元，生产周期由 30 天 缩短为 3 天。 图 2-7 中国高性能靶材行业生产成本占比，2018 年 16 报告编号19RI0749 来源：头豹研究院编辑整理 2.4.2 下游分析 中国高性能靶材行业下游主要应用于半导体集成电路、 平板显示、 太阳能电池、 信息存 储、光学等领域（见图 2-8） 。平板显示、半导体集成电路、太阳能电池三大应用领域占比 超过 60%，是靶材应用最主要的领域（见图 2-8） 。 图 2-8 中国高性能靶材下游应用领域 来源：头豹研究院编辑整理 （1）平板显示应用：平板显示器多由金属电极、透明导电极、绝缘层、发光层组成， 在平板显示生产工艺中， 需要大量使用溅射技术制备各类膜层， 例如在屏显玻璃基板上要经 过多次溅射镀膜以形成 ITO 玻璃，为实现平面显示产品中的某些功能，同时需要再增加相17 报告编号19RI0749 应的镀膜。 在此过程中需要用到大量的平板显示类靶材。 平板显示行业对靶材纯度的要求为 99.999%（5N）以上。 （2）半导体集成电路应用：高性能靶材主要应用于半导体芯片制造中的晶圆制造和先 进封装过程。半导体用靶材在晶圆制造过程中主要用途为铝互联、铜互联、硅化物接触、金 属栅。半导体靶材在先进封装中的主要用途为凸点下金属层、重布线层、硅通孔等。半导体 芯片高精度和小尺寸要求要求溅射靶材纯度需要达到99.9995%， 甚至达到99.9999%以上， 决定了半导体用靶材技术含量和附加值是所有应用领域中最高的。 随着下游晶圆厂的大量投 产、先进封装的快速发展将带动半导体靶材需求保持较高增速。 （3） 太阳能电池应用： 太阳能电池领域类靶材主要用于制作导电层薄膜和阻挡层薄膜， 太阳能电池行业对靶材纯度的要求为 99.99%（4N）以上，较芯片和平板显示用靶材标准 略低。 中国本土薄膜太阳能产量仍处于上升阶段， 因此太阳能电池用溅射靶材市场仍然会出 现持续增长。 下游企业对中游企业议价能力高。 由于高纯溅射靶材技术含量高， 其产品质量和性能直 接决定了终端产品的品质和稳定性，因此其下游企业会经过长达 23 年严格供应商认证过 程且认证合格后才会将靶材生产企业纳入供应商行列， 认证壁垒高。 因此下游行业对中游有 极高的议价能力 2.5 中国高性能靶材行业市场规模 中国高性能靶材行业在国家战略政策支持以及下游众多应用领域需求支撑下， 行业技 术不断突破， 产品性能不断提升， 带动高性能靶材市场规模不断扩大。 按销售额统计， 2014 年至 2019 年，中国高性能靶材市场规模由 68.2 亿元增长至 165.2 亿元，年复合增长率 为 19.4%。未来五年，得益于全球半导体集成电路产业加速向大陆转移，晶圆厂产能不断18 报告编号19RI0749 释放以及平板显示器行业产能不断扩建等因素， 下游应用市场对高性能靶材需求量将不断 增加，高性能靶材市场空间逐渐扩大，中国高性能靶材行业市场规模在 2023 年有望达到 339.5 亿元，2019 年-2023 年期间将保持 19.7%年复合增长率（见图 2-9） 。 图 2-9 中国高性能靶材行业市场规模，按销售额统计，2014-2023 年预测 来源：头豹研究院编辑整理 3 中国高性能靶材行业驱动因素分析 3.1 下游应用市场需求增长迅速 中国是全球最大的集成电路消费国与进口国， 以及消费电子产品生产国、 出口国和消费 国。 靶材作为集成电路以及平板显示器生产的重要原料，在5G、 智能网联汽车、 人工智能、 超高清视频等新兴应用驱动下， 下游半导体领域及平板显示行业发展迅速， 成为靶材行业发 展的核心动力。 集成电路行业发展迅速，靶材市场成长性良好。集成电路占据全球半导体产品结构的 80%以上。2014 年-2018 年，中国集成电路销售额由 3,015.4 亿元快速增长至 6,532.0 亿 元， 销售额年复合增长率高达 21.3% （见图 3-1） 。 按照 国家集成电路产业发展推进纲要19 报告编号19RI0749 规划目标，到 2020 年，国内集成电路产业规模将达到一万亿元，平均增长幅度为 20%。 与此同时，集成电路贸易逆差巨大，长期国产化替代趋势明显，2018 年，中国进口集成电 路 4,176 亿块，价值 3,120.6 亿元，出口集成电路 2,171 亿块，价值 846.4 亿美元，贸易 逆差额已创下历史新高（见图 3-2） 。巨大的贸易逆差说明中国集成电路市场长期处于严重 供不应求状态， 进口替代的市场空间巨大。 溅射靶材作为集成电路重要的上游材料已打破技 术垄断，将会受益于中国本土半导体芯片行业的快速发展。 图 3-1 中国集成电路销售额，2014-2018 年 来源：中国半导体产业协会，头豹研究院编辑整理 图 3-2 中国集成电路进出口额及进出口逆差，2014-2018 年 20 报告编号19RI0749 来源：海光总署，头豹研究院编辑整理 全球半导体产业转移， 为溅射靶材发展带来机遇。 中国大陆正处于加速承接全球半导体 产业过程中（见图 3-3） 。半导体芯片（超大规模集成电路）制作环节中的晶圆制造和芯片 封装均需要使用大量溅射靶材。 随着半导体芯片层数越多， 金属互联层也相应增加， 淀积层 数由一层变为两层以上， 半导体芯片单位靶材用量将大幅提升。 此外， 国际半导体设备与材 料产业协会数据显示，预计在 2017 年至 2020 年间投产的 62 座晶圆厂中，26 条位于中国 大陆，到 2020 年，中国大陆晶圆厂项目陆续竣工并投产。高性能靶材作为晶圆制造的关键 材料之一，行业将迎来高速增长期。 图 3-3 全球半导体产业转移路径 来源：头豹研究院编辑整理 平板显示用靶材需求市场空间巨大。平板显示器包括液晶显示器(LCD)、等离子显示器 （PDP） 、有机发光二极管显示器（OLED） 、触控显示产品（TP） ，显示器中包含不同类型 的功能薄膜， 而