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                                  濺射靶材:半導體芯片材料王者
                                  2020-3-2
                                  來源:未知
                                  點擊數:  811        作者:未知
                                  • 從“中國制造2025”的長期規劃來看,經濟轉型升級之路已經非常明確,尤其是半導體產業作為經濟質量提升的排頭兵,在未來十年應該都處于黃金發展時期。高精尖的半導體技術涉及國家和社會安全,國家對于自主可控的需求愈發強烈。


                                    原材料的價格壓力和中美之間愈發緊張的貿易戰局勢為國內的廠商敲響了警鐘,半導體產業已經意識到要實現“自主可控”的目標就必須取得上游原材料和設備的控制權。


                                    所以大力發展國產半導體材料和設備的重要性日趨明確,國產材料和設備實現進口替代的長期趨勢不變。已經實現商業化的半導體材料龍頭有望******享受到國內半導體材料在進口替代過程中高速增長的紅利。


                                    據SEMI數據顯示,2018年半導體材料市場增長到519億美元,與2017年的470億美元相比增長了10.6%。2018年,中國大陸及臺灣地區半導體材料銷售額占比合計超過全球銷售額的38%。中國大陸成為全球僅次于臺灣地區的半導體材料市場。

                                    在作為高技術制高點的芯片產業中,濺射靶材是超大規模集成電路制造的必需原材料。它利用離子源產生的離子,在高真空中經過加速聚集,而形成高速度能的離子束流,轟擊固體表面,離子和固體表面原子發生動能交換,使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面,被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。靶材是濺射過程的核心材料。


                                    集成電路中單元器件內部由襯底、絕緣層、介質層、導體層及保護層等組成,其中,介質層、導體層甚至保護層都要用到濺射鍍膜工藝,因此濺射靶材是制備集成電路的核心材料之一。集成電路領域的鍍膜用靶材主要包括鋁靶、鈦靶、銅靶、鉭靶、鎢鈦靶等,要求靶材純度很高,一般在5N(99.999%)以上。

                                    靶材分類濺射靶材種類繁多,依據不同的分類標準,可以有不同的類別。濺射靶材可按形狀分類、按化學成份分類以及按應用領域分類。


                                    濺射靶材:體量雖小,核心技術


                                    高純金屬濺射靶材主要應用在晶圓制造和先進封裝過程,以芯片制造為例,我們可以看到從一個硅片變成一個芯片需要經歷7大生產過程,分別是擴散(ThermalProcess),光刻(Photo-lithography),刻蝕(Etch)、離子注入(IonImplant),薄膜生長(DielectricDeposition)、化學機械拋光(CMP),金屬化(Metalization),每個環節需要用到的設備,材料和工藝一一對應。濺射靶材就是被用在”金屬化“的過程中,通過薄膜沉積設備使用高能的粒子轟擊靶材然后在硅片上形成特定功能的金屬層,例如導電層,阻擋層。

                                    濺射靶材產業鏈


                                    濺射靶材產業鏈基本呈金字塔型分布。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。
                                    終端應用環節是整個產業鏈中規模******的領域,包括半導體芯片、平板顯示器、太陽能電池等領域。


                                    原材料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。

                                    下游不同應用領域對于所需濺射靶材的要求不一,比如:半導體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內部微觀結構等方面都設定了極其苛刻的標準,需要掌握生產過程中的關鍵技術并經過長期實踐才能制成符合工藝要求的產品,因此,半導體芯片對濺射靶材的要求是******的,價格也最為昂貴。

                                    相比之下,平板顯示器、太陽能電池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。



                                    下游需求全線增長驅動濺射靶材市場規模高速增長。

                                    據中國電子材料行業協會數據,2016年全球高純濺射靶材市場規模約為113.6億美元,同比增長接近20%,其中平板顯示(含觸控屏)用靶材為38.1億美元,占比34%、半導體用靶材11.9億美元、占比10%,太陽能電池用靶材23.4億美元、記錄媒體靶材33.5億美元。預計到2019年,全球高純濺射靶材市場規模將超過163億美元,年復合增長率達13%。

                                    中國利用龐大的消費需求,利于下游產業轉移至本土,從而提升國內濺射靶材增速。近年來濺射靶材產業鏈下游工業面臨著不同程度的成本壓力,半導體產業存在產業向市場轉移的趨勢,我國是世界******的集成電路******手交易市場,銷售額超過全球銷售額的50%,對產業轉移具有較大的吸引力,因此國內靶材市場增速還將高于全球增速。


                                    濺射靶材市場格局

                                    濺射鍍膜工藝所需要的濺射靶材原材料純度高、專業應用性強。自誕生之日起,以美國、日本為代表的高純濺射靶材生產企業便對核心技術執行嚴格的保密措施,導致濺射靶材行業在全球范圍內呈現明顯的區域集聚特征。

                                    以霍尼韋爾(美國)、日礦金屬(日本)、東曹(日本)等跨國集團為代表的濺射靶材生產商,較早涉足該領域從事相關業務。前五大廠商占比超過80%。

                                    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。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。

                                    國內濺射靶材制造水平達到國際先進水平,但規模和體量尚小,目前處于快速成長階段。

                                    濺射靶材行業在我國起步較晚,目前仍然屬于一個較新的行業。近年來,隨著下游產業向中國轉移,國產靶材已開始實現突破。

                                    前有市場格局優化、國內企業技術突破和政策支撐等良好基礎,后有中美貿易摩擦作為催化劑,靶材國產化替代正在加速中。相對于全球130億美金的市場,國內50億美金左右的市場而言,行業還有巨大的替代空間。

                                    國內的濺射靶材主要有兩類:半導體用靶材由江豐電子,有研億金生產;另一類是面板靶材,生產商主要是阿石創,四豐電子,晶聯光電。領先企業如江豐電子等高純濺射靶材廠商實現技術突破之后已經開始進入各大晶圓代工廠的供應商名單。

                                    靶材技術發展趨勢


                                    濺射靶材向大尺寸、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。

                                    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******,隨著更大尺寸的硅晶圓片制造出來,相應地要求濺射靶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,甚至達到99.9999%(6N)純度以上。

                                    靶材作為重點鼓勵發展的戰略性新興產業,并出臺產業政策,“十三五”提出,到2020年重大關鍵材料自給率達到70%以上,初步實現我國從材料大國向材料強國的戰略轉變。目前我國企業在靶材領域已陸續取得突破,在現在的經濟背景下,國產靶材必將取得長足發展。

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