濺射工藝屬于物理氣相沉積（PVD）技術的一種，是制備電子薄膜材料的主要技術之一。在電子信息產業的發展過程中，金屬薄膜的制備十分重要。濺射工藝利用離子源產生的離子，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。被轟擊的固體是濺射法沉積薄膜的原材料，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，因此，靶材是濺射過程的關鍵材料。

濺射靶材工作原理

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　　靶材因其成分、形狀和應用領域不同， 可以采用不同的分類方法。

濺射靶材種類

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　　靶材主要應用在半導體、平面顯示、太陽能電池等領域。 其主要性能表現在純度、 雜質含量、密度、均勻性、尺寸等方面。 因應用領域不同靶材對金屬材料的選擇和性能要求存在著一定的差異，通常來說半導體靶材純度最高，制作工藝最為復雜，平板材料次之，太陽能電池材料標準最低。

下游產業結構變化

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　　半導體靶材是晶圓制造重要的原材料， 主要以銅靶、鋁靶、鈦靶和鉭靶等為主。 半導體芯片行業歷經半個世紀，目前仍遵循著“摩爾定律”向前發展。在晶圓制造方面，芯片尺寸不斷減小（目前主流 28 納米以下），同時晶圓尺寸不斷增大以進一步降低成本（目前 12 英寸是主流）。在集成電路領域主要應用在晶圓制造和先進封裝過程中。為了滿足半導體芯片高精度、小尺寸的需求，芯片制造對濺射靶材純度要求很高，通常需達 99.9995%（5N5）甚至 99.9999%（6N）以上，這在各下游應用中要求是最高的，價格也最為昂貴。

集成電路產業中高純金屬靶材及其應用

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　　平板顯示鍍膜用濺射靶材主要品種有：鋁、鋁合金、鉬、鉻、銅、銅合金、硅、鈦、鈮和氧化銦錫（ITO）等。 平面顯示面板的生產工藝中，屏顯玻璃基板要經多次濺射鍍膜形成 ITO 玻璃，然后再經過鍍膜、加工組裝用于生產 LCD面板、 PDP 面板及 OLED 面板等。對于觸控屏，則還需將 ITO 玻璃進行加工處理、經過鍍膜形成電極，再與防護屏等部件組裝加工而成。此外，為了實現平板顯示產品的抗反射、消影等功能，還可以在鍍膜環節中增加相應膜層的鍍膜。 平面顯示行業一般要求靶材純度達 99.999%（5N）以上。

平面顯示行業鍍膜工藝

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　　太陽能電池用濺射靶材主要品種有鋁、銅、鉬、鉻、 氧化銦錫（ITO）、氧化鋁鋅（AZO）等。太陽能電池主要包括晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池。目前， PVD 鍍膜工藝主要應用于制備薄膜太陽能電池，靶材純度一般要求 4N以上。 其中，鋁靶、銅靶用于導電層薄膜，鉬靶、鉻靶用于阻擋層薄膜， ITO靶、 AZO 靶用于透明導電層薄膜。

靶材應用在薄膜太陽能電池

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　　濺射靶材在制備技術上按生產工藝可分為熔融鑄造法和粉末冶金法兩大類。在靶材制備過程中，在嚴格控制純度、致密度、晶粒度、結晶取向的基礎上，通過選擇不同的熱處理工藝及后續成型加工過程以確保靶材的質量。

濺射靶材生產工藝流程

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　　（1）熔融鑄造法

　　熔融鑄造法是制備磁控濺射靶材的基本方法之一，常用的熔煉方法有真空感應熔煉、真空電弧熔煉和真空電子轟擊熔煉等。高純金屬如 Al、 Ti、 Ni、 Cu、Co、 Ta、 Ag、 Pt 等具有良好的塑性，直接在原有鑄錠基礎上進一步熔鑄后，進行鍛造、軋制和熱處理等熱機械化處理技術進行微觀組織控制和坯料成型。與粉末冶金法相比，熔融鑄造法生產的靶材產品雜質含量低，致密度高，但材料內部存在一定孔隙率，需后續熱加工和熱處理工藝降低其孔隙率。

　　（2）粉末冶金法

　　對于難熔金屬靶材、熔點和密度相差較大的多種金屬合金靶材、無機非金屬靶材、復合靶材的制備而言，熔融鑄造法無能為力，需要采用粉末冶金法。粉末冶金工藝首先進行粉體材料的預處理，包括采用粒度和形貌合適的高純金屬粉末進行均勻化混合、造粒等，再選擇合適的燒結工藝，包括冷等靜壓（CIP）、熱壓(HP )、熱等靜壓(HIP )及無壓燒結成型等。其關鍵在于：選擇高純、超細粉末作為原料；選擇能實現快速致密化的成形燒結技術， 以保證靶材的低孔隙率，并控制晶粒度；制備過程嚴格控制雜質元素的引入。粉末冶金工藝還具有容易獲得均勻細晶結構、節約原材料、生產效率高等優點。

　　高純濺射靶材行業是典型的技術密集型行業，要求業內廠商具有較強的技術研發實力和先進的生產工藝，具有完善的品質控制能力。其主要技術門檻表現在以下幾個方面。純度和雜質含量控制是靶材質量最重要的指標。 靶材的純度對濺射薄膜的性能有很大影響。若靶材中夾雜物的數量過高，在濺射過程中，易在晶圓上形成微粒，導致互連線短路或斷路。靶材的成分與結構均勻性也是考察靶材質量的關鍵。 對于復相結構的合金靶材和復合靶材，不僅要求成分的均勻性，還要求組織結構的均勻性。晶粒晶向控制是產品研發主要攻克的方向。 濺射鍍膜的過程中，致密度較小的濺射靶材受轟擊時，由于靶材內部孔隙內存在的氣體突然釋放，造成大尺行業深度研究寸的靶材顆粒或微粒飛濺，或成膜之后膜材受二次電子轟擊造成微粒飛濺，這些微粒的出現會降低薄膜品質。例如在極大規模集成電路制作工藝過程中，每150mm 直徑硅片所能允許的微粒數必須小于 30 個。怎樣控制濺射靶材的晶粒，并提高其致密度以解決濺射過程中的微粒飛濺問題是濺射靶材的研發的關鍵。靶材濺射時，靶材中的原子最容易沿著密排面方向優先濺射出來，材料的結晶方向對濺射速率和濺射膜層的厚度均勻性影響較大，最終影響下游產品的品質和性能。需根據靶材的組織結構特點，采用不同的成型方法，進行反復的塑性變形、熱處理工藝加以控制。

靶材的晶粒晶向控制

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　　金屬精密加工和外形控制直接影響下游客戶的使用效果。 用于靶材濺射的機臺十分精密，對濺射靶材的尺寸要求很高，這對靶材廠商的金屬加工精度和加工質量提出了很高的要求，如表面平整度等。例如，靶材粗糙化處理可使靶材表面布滿豐富的凸起尖端，這些凸起尖端的電勢將大大提高，從而擊穿介質放電，但過大的凸起對于濺射的質量和穩定性是不利的。隨著薄膜技術的發展、芯片性能的提升，對配套濺射靶材在純度、微觀結構、可靠性等方面提出了越來越高的要求。集成電路產業 60 年代起源于美國，80 年代行業重心轉向日本， 90 年代又轉向韓國、臺灣。因而在靶材生產方面，日、美靶材企業得以與 Intel、 IBM 等微電子巨頭一起調試工藝，推進薄膜制備技術發展，具有很大的技術和品牌優勢。與之相比，雖然近年來半導體產業加速向我國轉移，國內半導體產業正在迎來黃金期，但總體而言我國半導體行業尤其是中上游的電子化學品、化學材料產業仍處于起步階段。而我國一些靶材生產商是冶金材料企業，對半導體企業等使用方的實際需求很難做到“量體裁衣”。 這也要求國內靶材廠商對客戶實際需要進行深刻、透徹的研究，與使用方一起完善工藝。隨著國內下游半導體、平面顯示產業的發展，電子化學品需求量巨大，進口替代空間廣闊，國內靶材企業有很大的發展空間。

　　濺射靶材產業鏈主要包括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應用等環節，其中，靶材制造和濺射鍍膜環節是整個濺射靶材產業鏈中的關鍵環節。

濺射靶材產業鏈

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　　化學純度是影響薄膜材料性能的關鍵因素，高純金屬原材料是靶材生產制造的基礎。高純金屬提純分為化學提純和物理提純，在實際應用中，通常使用多種物理、化學手段聯合提純實現高純材料的制備。我國雖然擁有豐富的有色金屬礦產資源，但我國高純金屬制備技術與國外相比仍存在一定差距，高純金屬有較大比重需從國外進口。全球范圍內，高純金屬產業集中度較高，美、日等國家的高純金屬生產商依托先進的提純技術在整個產業鏈中居于十分有利的地位，具有較強的議價能力。高純濺射靶材是伴隨著半導體工業的發展而興起的，集成電路產業是目前高純濺射靶材的主要應用領域之一。受困于 2008 年爆發的金融危機，全球半導體市場 2009 年陷入全面衰退。此后，全球半導體市場迅速反彈。自 2011 年起，全球半導體市場進入平穩增長期。半導體材料的市場規模也隨著整個半導體行業市場規模的增長而增長。

　　國內高純金屬產業在靶材上游率先取得突破。 2004 年以前，我國 99 %以上的高純鋁只能從美國和日本進口。近年來隨著技術的發展，我國也出現了一些高純鋁生產企業，有新疆眾和、包頭鋁業、霍煤鴻駿、山西關鋁、宜都東陽光鋁、中鋁貴州、神火鋁業等，與美、日企業的差距正在縮小。 2016 年我國國內高純鋁產量達 11.8 萬噸，生產的高純鋁甚至部分返銷國外。

高純金屬鋁進口為主

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高純鋁產量高速增長

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　　在市場需求和政策鼓勵下，國內半導體市場保持著平穩較快發展，國內半導體材料產業、靶材產業規模也日益擴大，其增速高于全球增速，在全球市場中所占份額逐漸提升。得益于中國大陸晶圓廠建設的迅猛勢頭，中國已經成為全球最具潛力的半導體材料新興市場。2016 年國內半導體用濺射靶材市場規模突破 14 億元，全球半導體用濺射行業深度研究靶材市場規模突破 12 億美元。我們預測，未來 5 年， 國內高純濺射靶材市場規模年復合增長率可達到 13%，總規模超過 25 億元。

全球半導體用濺射靶材市場（億美元）

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國內半導體芯片用靶材市場（億元）

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　　國內靶材市場將在 2020 年翻倍。在全球處于規劃或建設階段、預計于 2017 年～2020 年間投產的 62 座半導體晶圓廠中，有 26 座設于中國，占全球總數的 42%，僅2018 年，中國大陸就會有 13 座晶圓廠建成投產。目前國內已量產的 12 寸晶圓廠共有 10 家，總產能 56.9 萬片每月；而目前建設中的 12 寸晶圓廠共有 9家，總產能 54 萬片/月。若上述在建產能投產，相當于國內晶圓產能增加 95%，靶材市場需求也會相應大幅增加。國產半導體靶材的市場占比將會顯著提升。 隨著國產濺射靶材的技術成熟，尤其是國產濺射靶材具備較高的性價比優勢，并且符合濺射靶材國產化的政策導向，我國濺射靶材的市場規模將進一步擴大，在全球市場中有望獲得更多客戶的認可，市場份額進一步提高。

國內在建的 12 吋晶圓制造廠

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　　平板顯示產業也是高純濺射靶材的主要應用領域之一。 平板顯示器主要包括液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器（PDP）、有機發光二極管顯示器（OLED）等，以及在 LCD 基礎上發展起來的觸控（TP）顯示產品。鍍膜是現代平板顯示產業的基礎環節，幾乎所有類型的平板顯示器件都會使用大量的鍍膜材料來形成各類功能薄膜，其所使用的 PVD 鍍膜材料主要為濺射靶材。柔性顯示材料進一步擴大靶材的需求空間。 膜材料是實現柔性的關鍵，而靶材是電子薄膜材料主要原材料。未來柔性 OLED 對薄膜的使用量會大幅增加，相應的靶材需求量就會大幅增加。 2016 年全球平面顯示濺射靶材市場達到 38億美元，國內市場超過 80 億元。2011 年以來，隨著國內外平板顯示廠商紛紛在中國大陸建立生產基地以及政府政策導向和產業扶植下，我國平板顯示產業迅速發展，全球平板顯示產業重心逐漸向中國大陸轉移，我國成為全球主要 LCD 面板生產大國，并相繼形成了以京東方、華星光電、深天馬等為代表的市場影響力較大的 LCD 面板本土品牌。 IHS MARKIT 公司預計，到 2018 年中國將成為全球最大的平板顯示器件供應國，全球市場占有率將達到 35%。

國內平板顯示產業市場（億元）

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國內觸控屏產品出貨量（億片）

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　　觸控顯示產品是平板顯示行業應用領域的重要組成部分，觸摸屏提供了更為直觀、便捷的人機交互界面，被廣泛應用于智能手機、平板電腦等電子設備中。在觸控屏的防護屏和觸控模組的制造中，需要使用 ITO、 Mo、 Al、 Si 等多種濺射靶材。目前，以智能手機和平板電腦為代表的智能終端產品基本邁入成熟期，但未來幾年智能終端市場仍將在替換性需求的拉動下保持增長的態勢。我國是全球智能手機最主要的生產國和消費國之一，隨著智能手機的普及以及受生產技術水平、市場消費習慣等多種因素影響，近年來我國智能手機產量增長較快。2016 年，國內手機產量 21 億部，同比增長 13.6%，其中智能手機 15 億部，增長 9.9%，占全部手機產量比重為 74.7%。智能終端產品的普及也帶動了觸控屏產業規模快速增長。平板顯示面板行業的快速增長為靶材廠商提供了廣闊的成長空間。平面顯示行業用靶材市場增幅明顯，呈現出爆發式增長。基于產品價格、采購國產化等因素的考慮， LCD 廠商對材料國產化存在迫切需求。我國面板廠商開始有選擇地與本土優秀 PVD 鍍膜材料廠商合作，并期望建立長期合作伙伴關系，這為我國 PVD 鍍膜材料產品的快速發展提供了有利的市場條件。

全球平板顯示用靶材市場規模（億美元）

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　　太陽能電池主要包括晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池， PVD 工藝主要應用于薄膜太陽能電池中。晶體硅太陽能電池轉化效率較高、性能穩定，且各個產業環節比較成熟，占據了太陽能電池市場的主導地位。與晶體硅太陽能電池相比，薄膜太陽能電池材料用量大大減少，從而大幅降低了制造成本和產品價格，同時，薄膜太陽能電池還具有制造溫度低、應用范圍大等特點。21 世紀以來，全球光伏產業迅速發展。近年來，隨著國家對環境保護、節能減排方面的重視，我國太陽能光伏產業在全球太陽能光伏產業發展的帶動下飛速發展。太陽能光伏產業的快速發展也給太陽能電池用濺射靶材市場帶來了巨大的成長空間， 2015 年全球太陽能電池用濺射靶材市場規模達 18.5 億美元，比 2014 年增長 21.7%。目前國內太陽能電池主要以硅片涂覆型太陽能電池為主，薄膜電池的產量較小，因此濺射靶材市場規模仍較小， 2015 年為 7.5 億元。全球太陽能電池行業仍然處于產業上升階段，隨著國內薄膜電池生產線的投產，我國太陽能電池用濺射靶材市場將持續增長。

　　美國、日本企業仍然占有全球主要市場份額。 濺射鍍膜技術起源于國外，所需要的濺射材料——靶材也起源發展于國外。高純濺射靶材伴隨著半導體工業的發展而興起，是典型的技術密集型產業，以美、日企業為代表的國外企業占強勢地位。日礦金屬、霍尼韋爾、東曹、普萊克斯、住友化學、愛發科等占據著全球靶材市場的 80%的份額，技術領先國內。

全球主要濺射靶材企業

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　　國產靶材已經成為半導體上游材料最先掌握國際先進技術的領域。 國內市場中，高純濺射靶材產業雖然起步較晚，具有規模化生產能力和較強研發能力的廠商數量仍然偏少，但是不過近年來隨著國家政策和資金的支持，已有個別龍頭企業在某些領域突破專業技術門檻，并依托有利的產業政策導向和產品價格優勢逐漸在國內靶材市場上占據一定份額，與國外企業的差距正在縮小，主要有江豐電子、阿石創、有研新材、隆華節能等。

國內濺射靶材主要上市公司

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　　濺射靶材以及集成電路、平面顯示等下游行業屬于國家重點鼓勵發展的戰略性新興產業。近年來，為推動濺射靶材等中上游產業發展， 增強我國產業創新能力和國際競爭力， 國家先后出臺了多項專項政策和鼓勵措施。 國家產業政策、研發專項基金的陸續發布和落實，為濺射靶材及其下游行業的快速發展營造了良好的產業環境，推動了行業的發展。

近年來行業相關政策

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　　半導體制造業需求的急速擴增為未來行業發展提供了廣闊的空間。 濺射靶材是電子及信息產業、液晶顯示器、光學等行業必不可少的原材料，隨著半導體、平板顯示、太陽能電池等下游產業的持續擴張，新型終端應用領域的不斷擴展，國內靶材廠商迎來了良好的發展機遇。半導體產業鏈整體向國內轉移為上下游協同發展奠定了基礎。 基于我國平穩較快的經濟發展形勢和國內半導體，平板顯示等終端消費市場的持續增長，我國逐漸受到跨國企業的親睞，眾多世界知名企業紛紛加大對中國的投資力度，不斷將生產制造體系向中國轉移，產業鏈向國內轉移已是大勢所趨。目前，靶材等高端材料市場主要由國外公司占領，靶材行業有著廣闊的進口替代空間。與下游企業的共同研發和認證過程是目前國內靶材行業發展的最大挑戰盡管我國龍頭企業的生產技術已經達到了國際先進水平，如何根據下游企業的需求進行產品的配套研發是未來發展的關鍵。 在濺射靶材產業中，美、日等發達國家經過幾十年的發展技術已十分成熟，且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，對新進入行業的企業設定了較高的技術門檻。國內濺射靶材產業起步較晚，行業內高端技術人才也較為稀缺，如何做到上下游一體化，上游配合下游生產，下游支持上游研發，將成為未來國產靶材發展的關鍵。認證周期長是靶材企業面臨的最嚴峻挑戰。 提高高純濺射靶材屬于下游客戶的關鍵原材料之一，下游客戶在選用新靶材的時候會十分慎重，通常需經漫長的認證過程才會批量采購。從新產品開發到實現大批量供貨，整個過程一般需要 2-3 年時間。美、日等發達國家企業經多年發展在客戶認證和業界口碑方面有著深厚的積累，我國企業面臨著較高的客戶認證壁壘。隨著我國靶材廠商技術的進步和我國產業地位的提升，龍頭企業得到越來越多下游客戶的認可，如江豐電子生產的鋁靶材已批量供應中芯國際、臺積電、東芝、日本美光、京東方等國內外知名客戶，與國外企業的差距正在逐漸減小。