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溅射靶材自主尤为关键,国产技术加速突围!
时间:2021-12-25 14:23  浏览:74
  芯片制造是一个极其复杂的过程,不仅需要精密的制造设备,而且还需要各种半导体材料,如光刻胶、溅射靶材等,其中溅射靶材更是集成电路不可或缺的材料。
  
  1、制造芯片的核心材料
  
  对于溅射靶材对于读者可能相对陌生,其实,溅射靶材是制备薄膜的核心原材料,实现导电或阻挡等功能。
 
  

随着信息技术的飞速发展,要求集成电路的集成度越来越高,电路中单元器件尺寸不断缩小。每个单元器件内部由衬底、绝缘层、介质层、导体层及保护层等组成,其中,介质层、导体层甚至保护层都要用到不同特性的薄膜材料。而溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子,在真空中经过加速聚集,而形成高速度能的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体即为溅射靶材。
  
  由于靶材制造涉及的工序繁多,技术门槛较高,在全球半导体材料范围内,具备规模化生产靶材的企业并不多,尤其是高纯度的溅射靶材,更是被海外企业牢牢地掌握在自己的手中,呈现出寡头垄断的局面。
  
  数据显示,在溅射靶材领域,我国90%的市场份额被外资垄断,如日本的日矿金属、东曹以及霍尼韦尔均是较早涉足溅射靶材领域的外企,经过多年的技术积累,已经建立起强大的技术壁垒。
  
  而国内溅射靶材市场之所以被垄断,主要还是因为,国产靶材的大部分高纯度原材料依赖进口。
  
  纵观全球,美国企业和日本企业等高纯度原材料供应商依托先进的提纯技术,在整个溅射靶材供应链中占据有利的地位,这也是为何外企能够垄断国内溅射靶材的主要原因。
  
  目前,我国半导体产业正处在发展的关键时期,溅射靶材的自主尤为重要,毕竟该材料属于芯片制造的核心材料之一。
  
  2、靶材的应用:面板、芯片、光伏
  
  靶材的产业链基本呈金字塔分布,分为金属提纯、靶材制造、溅射镀膜、终端应用四个环节,其中溅射镀膜是整个产业链中技术要求最高的环节,终端应用环节是整个产业链中规模最大的领域。
 
  
  在终端应用领域,高纯溅射靶材集中应用于平板显示、信息存储、太阳能电池、芯片四个场景,合计占比达94%。
  
  (1)芯片靶材是制造集成电路的关键原材料,也是技术要求最高的靶材。从技术要求来看,半导体靶材要求超高纯度金属、高精密尺寸、高集成度等,往往选取高纯铜、高纯铝、高纯钛、高纯钽、铜锰合金等,集成电路芯片通常要求铝靶纯度在5N5以上。
  
  (2)平板显示靶材的原材料有高纯度铝、铜、钼等,还有掺锡氧化铟(ITO),主要用于高清电视、笔记本电脑等。平板显示靶材技术要求高,它要求材料高纯度、面积大、均匀性好。平板显示靶材通常要求铝靶纯度在5N以上。
  
  (3)信息存储靶材具备高存储密度、高传输速度等特性。
  
  (4)工具改性靶材的原材料有纯金属铬、铬铝合金等,主要用工具、模具等表面强化,性能要求较高、使用寿命延长。
  
  3、未来:10倍替代空间
  
  靶材应用性较强,溅射靶材行业在全球范围内呈现明显的区域集聚特征,国外知名靶材公司在靶材研发生产方面已有几十年的积淀,在靶材市场占据绝对的优势。根据智研咨询数据,目前全球溅射靶材市场主要有四家企业:JX 日矿金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯,合计垄断了全球80%的市场份额。
 
  

尤其是溅射靶材中最高端的晶圆制造靶材市场基本被这四家公司所垄断,合计约占全球晶圆制造靶材市场份额的90%,其中JX 日矿金属规模最大,占全球晶圆制造靶材市场份额比例为30%。从靶材种类角度看,JX 日矿金属是铜靶的主要供应商;攀时与世泰科为钼靶的主要供应商,住友化学,爱发科为铝靶的主要供应商;三井、JX 日矿金属和优美科则是ITO 靶材主要供应商。
  
  作为半导体、显示面板等的关键核心材料,2019 年全球靶材市场约在160 亿美元左右,国内总需求占比超 30%。根据咨询公司行业报告测算,本土靶材厂商约占国内市场 30%的份额,对应90 亿元的营收总额,但是国内溅射靶材主要应用于中低端产品,而高端靶材产品则从美日韩进口,江丰电子、隆华科技、阿石创、有研新材、先导、映日、新疆众和、火炬安泰等国内头部企业靶材合计营收在30-40 亿元范围,占国内总需求10%左右。
  
  4、国产技术加速突围
  
  已经有不少半导体企业开始在靶材领域布局,如有研新材、阿石创新、隆华科技以及江丰电子等企业已经在靶材市场做出了一定的成绩,其中江丰电子更是国内最大的高纯溅射靶材生产商,产品主要应用在半导体芯片制造领域。
  
  根据小编了解,江丰电子的高纯溅射靶材产品已经进入先进工艺制造的生产线,在7nm生产节点已经实现批量供货,与此同时,应用于5nm工艺制造的材料,也已经进入实验阶段,距离量产时间越来越近。
  
  毫无疑问,江丰电子已经在国内半导体靶材领域,保持着领军者的地位。
  
  随着国产半导体产业的快速发展,江丰电子作为半导体产业链上游关键企业,在靶材领域开始加速布局。
  
  12月19日,江丰电子将募集16.52亿元,用于扩张高纯溅射靶材产能,进一步提高公司旗下产品的生产能力。随着江丰电子在靶材产品方面的产能提升,将会进一步降低国内半导体企业对进口靶材的依赖,打破外企垄断的局面。
  
  到2023年,全球和中国半导体靶材市场将达到百万亿量级和50亿量级。庞大的靶材市场,将会迎来巨大的发展机遇。随着国家相关政策大力扶持,优质订单将持续向第一梯队企业聚集,从行业角度看,国内靶材市场至少有十倍的进口替代空间。
  
  文章来源: 路演时刻,芯片观察室
 
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