报告发布方:中金企信国际咨询《专精特新“小巨人”市场占有率证明:溅射靶材行业市场调研及占有率分析专项报告(2024版)》
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(1)溅射靶材的结构及分类:溅射靶材是指通过磁控溅射等镀膜系统在适当工艺条件下溅射沉积在基板上形成各种功能薄膜的溅射源。
溅射靶材主要由靶坯和背板(或背管,下同)构成。靶坯系溅射靶材中的核心部分,是溅射镀膜过程中高动能离子束流轰击的目标材料,靶坯被离子撞击后,表面的原子被溅射出来并沉积于基板表面形成薄膜。背板主要用于固定支撑靶坯材料、导热、导电,一般由金属材料制成,因溅射靶材需安装在专用的溅射镀膜设备内完成溅射过程,设备内部为高电压、高真空的工作环境,多数靶坯的材质较软、脆性高、导电导热性较差等,不适合直接安装在设备内使用,因此需与背板绑定。
随着磁控溅射镀膜技术的不断进步和下游应用需求的持续发展,溅射靶材采用的材料愈发多样化,目前用于制备溅射靶材的材料包括单质金属/非金属、合金、陶瓷化合物等。金属/非金属单质靶材是由同种金属/非金属元素组成的具有较高纯度及特定微观结构的靶材,例如:铜靶、铝靶、钼靶、钛靶、硅靶,石墨靶、硼靶等,是制备电极布线膜、阻挡膜、粘合膜及反射膜等的重要原材料;合金靶材是由两种或两种以上金属或非金属合成的具有一定金属特性的靶材,例如:钛铝靶、镍铬靶、钼铌靶等,合金靶材具有优于单质靶材的某些特异性质,能够满足新型功能膜系的设计开发需求;陶瓷化合物靶材是由一种或几种氧化物经高温烧结而成的具有陶瓷结构和特性的靶材,例如:ITO靶、IZO靶、AZO靶等,陶瓷化合物靶材具有高强度、高熔点、化学稳定性好、耐腐蚀等优点,但塑性变形能力差,易发生脆性破坏,大尺寸靶材制备难度较大。
溅射靶材必须配套专用的溅射镀膜设备方可进行溅射镀膜。溅射靶材按形状可分为平面靶和旋转靶,平面靶指具有一定厚度的长靶、方靶、圆靶等,由靶坯和背板绑定而成,在溅射过程中,靶坯与基板平行相对,背板下方放置磁铁,在靶坯与基板之间形成电磁场。旋转靶即管状溅射靶材,管靶内放置磁铁,向基板方向形成电磁场。根据是否需要绑定背板或背管,溅射靶材可分为一体靶和绑定靶,一体靶通常为金属单质靶材,制备过程中由金属直接成型,无背板或背管、无需绑定、可直接安装使用;绑定靶通常为非金属单质和陶瓷化合物靶材,需与背板或背管绑定后才可溅射。
(2)溅射靶材行业产业链:与上、下游行业之间的关联性溅射靶材产业链主要包括金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用等环节。其中,靶材制造是溅射靶材产业链中的关键环节,溅射靶材的产品质量、性能指标直接决定了终端产品的品质和稳定性。
溅射靶材产业链中,上游金属提纯环节主要是将自然界含有杂质的金属进行提纯处理,从而满足靶材制造环节的生产需求;靶材制造环节所需工序精细繁多,同时需要根据下游应用领域的性能、需求进行特有的工艺设计;溅射镀膜环节主要是将溅射靶材安装在专用的溅射镀膜设备中完成溅射反应,制备出具有导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导、耐磨、装饰等特性的膜层,并进行元器件封装;终端应用是利用完成封装的元器件生产面向最终用户的产品。
作为各类薄膜工业化制备的关键材料,溅射靶材广泛应用于半导体集成电路、平面显示、太阳能电池、信息存储、低辐射玻璃等领域,各应用领域对溅射靶材的制备技术、产品性能等要求各异。
溅射靶材是制备半导体集成电路的核心材料之一,集成电路中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、导体层甚至保护层均需用到溅射镀膜工艺。自集成电路出现以来,集成电路产业一直遵循“一代装备、一代工艺、一代产品”的模式快速发展,芯片集成度不断提高,对制备集成电路的溅射靶材性能要求亦越来越高,半导体集成电路用溅射靶材是目前行业内技术难度最高的领域。
平面显示是溅射靶材需求规模最大的市场应用领域,镀膜是现代平面显示产业的基础环节,为保证大面积膜层的均匀性,提高生产效率和降低成本,几乎所有类型的平面显示器件都会使用大量溅射靶材来制备各类功能薄膜,电视、电脑、手机、车载显示屏等终端产品的很多性能如分辨率、透光率等均与溅射薄膜的性能密切相关。相较于半导体集成电路,平面显示领域对溅射靶材的纯度和技术要求略低,但随着靶材尺寸的增大,对溅射靶材的均匀性、平整度、绑定焊合率等指标提出了更高的要求。
太阳能电池是溅射靶材未来发展潜力较大的应用领域之一,溅射靶材主要用于制备薄膜电池背电极以及HJT太阳能电池导体层。近年来,世界各国均加大力度扶持光伏产业,太阳能电池技术在全球范围内快速发展,从早期的单晶硅、多晶硅太阳能电池技术已发展到第三代太阳能技术—薄膜太阳能电池技术,溅射镀膜工艺是薄膜电池首选的制备方法。同时,为进一步提高光电转换效率和降低制造成本,HJT太阳能电池技术等新兴太阳能电池技术不断涌现,太阳能电池的大幅应用及推广将推动溅射靶材市场需求快速增长。
(3)全球溅射靶材行业发展情况:高性能溅射靶材伴随着半导体、平面显示、信息存储、微电子等产业的发展而兴起,涉及到电性、磁性、热性、反射率及颜色外观等多个技术特性,属于典型的技术密集型产业,生产技术、机器设备、工艺流程和工作环境要求非常严格,长期以来一直为国外垄断。20世纪70年代以来,随着电子工业和信息产业技术创新的不断深化,美国、日本、欧洲等发达国家或地区相继出现了一批高性能溅射靶材生产厂商,相关厂商掌握核心技术以后,执行了非常严格的保密和专利授权措施,长期占据了全球溅射靶材市场的主导地位。根据统计,1990-1998年,世界各国在美国申请的溅射靶材专利数量中,日本占比为58%,美国为27%,德国为11%。此外,全球高端制造业的区域集聚特征使得上游高性能溅射靶材等关键材料市场份额进一步向发达国家或地区集中。
自20世纪80年代以来,以半导体集成电路、平面显示、信息存储、激光存储器、等为主的电子信息产业快速发展,技术工艺快速迭代更新,对制备相关产品的关键材料薄膜及溅射靶材的需求不断提升,例如:在半导体集成电路制造工艺中,以电阻率较低的铜导体薄膜代替铝膜布线;在平面显示产业中,各种显示技术的同步发展,对溅射靶材的需求亦不断提升;在信息存储产业中,磁性存储器的存储容量不断增加,新的磁光记录材料不断推陈出新。下游应用领域的快速发展极大地促进了磁控溅射技术及溅射靶材行业的发展,新型溅射靶材的出现亦满足了各种新型电子元器件的技术及性能需求。
随着各类溅射薄膜材料在半导体集成电路、平面显示、信息存储等领域的广泛应用,下游领域对溅射靶材这一高附加值功能材料的需求不断增加,高性能溅射靶材市场规模日益扩大,呈快速增长态势。根据中金企信数据,2016-2023年,全球溅射靶材市场规模从113亿美元上升至258亿美元,年复合增长率为12.52%。未来,随着物联网、大数据、新型显示、太阳能电池、节能玻璃等新型基础设施和新型应用领域的发展,溅射靶材的终端应用领域将进一步扩大,全球溅射靶材市场规模仍将持续稳定增长。
数据整理:中金企信国际咨询
凭借专利技术上的先发优势,以及雄厚的技术力量、精细的生产控制和过硬的产品质量,美国、日本、欧洲等发达国家或地区的大型溅射靶材厂商占据了全球溅射靶材市场较高的市场份额。以JX金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯等为代表的大型跨国企业成立较早,历史悠久,发展成熟,囊括了金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用等全产业链环节。相关企业凭借先发优势和技术研发优势主导着产业的发展方向和技术革新,在溅射靶材领域优势明显,目前合计占据了全球80%左右的市场份额。另外,三井金属、住友化学、爱发科、世泰科、攀时等资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富的跨国公司在各自的优势靶材领域处于市场领先地位。
数据整理:中金企信国际咨询
(4)中国溅射靶材行业发展情况:相比于国外,我国溅射靶材行业起步较晚。20世纪90年代,为发展薄膜技术及薄膜材料,国家计委、国家科委、国家自然科学基金委及地方政府相关部门发布了一系列政策支持镀膜及相关材料的发展,在真空镀膜、低温、压力容器等方面积累了一定的技术基础,为本土溅射靶材企业的发展创造了良好的研发基础和产业化条件。受限于技术、下游应用市场尚处起步阶段等因素,早期我国溅射靶材行业发展较为缓慢,具备规模化生产能力和较强研发实力的企业较少,溅射靶材主要应用于中低端产品。
进入21世纪,我国宏观经济进入高速发展期,电视、电脑、手机等消费电子产品市场迅速发展,相关终端应用领域市场规模不断扩大,从而推动了我国本土溅射靶材企业和国内溅射靶材市场的快速发展。经过多年的发展,国内溅射靶材企业已经取得了长足的发展和进步,国产高纯、高性能溅射靶材企业通过持续的自主研究开发逐渐突破关键技术,并不断扩大生产制造规模,在技术开发、产品性能、生产规模、产品质量、市场品牌等方面的市场竞争力正在不断稳步提升,打破了溅射靶材行业长期被境外大型厂商垄断的不利局面。
近年来,随着国内平面显示和半导体集成电路产业迅速发展,下游产业逐步向国内转移,带动了国内溅射靶材行业的快速发展,我国溅射靶材产业逐渐从单一的规模增长转变为进口替代的结构化增长。以江丰电子、阿石创、有研新材、隆华科技、先导薄膜、映日科技以及本公司等为代表的一批具有较强市场竞争力的本土靶材企业成功进入了国内外知名平面显示、半导体集成电路等下游企业的供应链环节,对境外厂商在国内的市场份额形成了进口替代,并实现了部分出口,保障了国内重点行业上游关键原材料的自主可控及供应安全。
根据中金企信统计,2017-2020年中国高性能溅射靶材行业市场规模由185亿元增长至283亿元,年复合增长率为15.2%。未来,伴随着显示面板产能转移、半导体国产化进程加速以及太阳能电池市场景气度不断上升,下游市场对高性能溅射靶材需求量将不断增加。2021-2026年我国高性能溅射靶材市场前景广阔,预计2026年市场规模将增长至653亿元,年复合增长率将达到15.0%。
数据整理:中金企信国际咨询