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半导体领域用溅射靶材对性能要求最高,国内企业正处在加速替代过程中

发布时间:2021-09-14  来源:立鼎产业研究网  点击量: 1669 

——半导体芯片行业是金属溅射靶材的主要应用领域之一,也是对靶材的成分、组织和性能要求最高的领域。纯度方面,不同领域的溅射靶材要求也不同,半导体芯片对于靶材的要求通常要求达到 99.9995%5N5)以上,价格也最为昂贵,平面显示器、太阳能电池对于溅靶材的纯度和技术要求略低,分别要求达到 99.999%5N)、99.995%4N5)。

具体的,靶材主要应用在晶圆制造和芯片封装环节中,以芯片制造为例,可以看到晶圆制造需要经历 7 大生产过程,分别是扩散(ThermalProcess,光刻(Photo-lithography)、刻蚀(Etch)、离子注入(Ion Implant)、薄膜生长(DielectricDeposition)、化学机械抛光(CMP),金属化(Metalization),每个环节需要用到的设备,材料和工艺一一对应。溅射靶材就是被用在“金属化”的过程中,通过薄膜沉积设备使用高能的粒子轰击靶材然后在硅片上形成特定功能的金属层,例如导电层,阻挡层等。

晶圆制造流程以及高纯金属溅射靶材应用环节


来源:公开资料

在晶圆制造材料中,按照半导体材料类别的不同晶圆可以分为硅片(33%)、特种气体(17%)光掩膜(15%)、超洁净高纯试剂(13%)光刻胶及光刻胶辅助设备(7%)、湿制程、溅射靶材(3%)、抛光液(7%)、其他材料(5%)。与封装测试材料相比,晶圆制造材料的技术要求更高,所以目前封装材料的国产化比例已经较高,而制造材料只有个别领域实现了小批量供货。

靶材在半导体制造材料中占比3%


来源:SEMI

高纯金属原材料是靶材生产制造的基础。先从溅射靶材的成本结构来看高纯金属原材料占比超过 7 成,我国虽然拥有丰富的有色金属矿产资源,但我国高纯金属制备技术与国外相比仍存在一定差距,高纯金属主要从国外进口。全球范围内,高纯金属产业集中度较高,美日等国家的高纯金属生产商依托先进的提纯技术在整个产业链中具有较强的议价能力。近年来随着技术的发展,我国也出现了一些高纯铝生产企业,有新疆众和、包头铝业、霍煤鸿骏、山西关铝、宜都东阳光铝、中铝贵州、神火铝业等,与美、日企业的差距正在缩小。虽然国内也能供应部分高纯金属,但是产量和质量仍然较低,尤其是金属纯度无法达到芯片制造的精度要求。

在靶材制造领域,美国和日本企业仍然处于绝对的优势地位。高纯溅射靶材制造环节技术门槛高、设备投资大,在溅射靶材产业链各环节的企业数量呈现金字塔型分布,半导体溅射靶材行业集中度很高,前五大厂商占比超过 80%。具有规模化生产能力的企业数量相对较少,主要分布在美国、日本等国家和地区,溅射靶材最高端的应用是在超大规模集成电路芯片制造领域,这个领域之前只有美国和日本的少数公司(日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯等)从事相关业务,但是国内的领先企业如江丰电子等高纯溅射靶材厂商实现技术突破之后已经开始进入各大晶圆代工厂的供应商名单。

全球龙头为日矿、东曹及霍尼韦尔等日美企业


来源:公开资料

全球靶材市场市占率


来源:SEMI

国产厂商地位还是较为弱势。国内的溅射靶材主要有两类:半导体用靶材,江丰电子,有研亿金生产,另一类是面板靶材,生产商主要是阿石创,四丰电子,晶联光电。中游靶材制造环节行业高度集中,龙头企业具有规模优势,品牌力也远超国内厂商,增加了公司扩大市场份额的难度。下游客户市场也非常集中,尤其是像台积电和中芯国际这样的龙头企业供应商较多,竞争非常激烈。这些下游大客户具有较强的市场议价权,公司的靶材也面临着每年价格下调的压力。所以公司目前在产业链所处的地位较为弱势,将来随着市场份额的增加有望改变这一局面。

伴随全球分工及产业链转移,本土企业正处在加速替代过程中。国内江丰电子、隆华科技、阿石创、有研新材、先导、映日、新疆众和等国内头部企业靶材合计营收在 30-50 亿元范围,对应 10-15%靶材的国产化率。若我国靶材市场完全实现自给自足,且订单逐步向第一梯队企业聚集,则头部企业国产替代空间可达十倍。江丰电子 2020 年营收 11.67 亿中约 80%为半导体靶材收入,对应9-9.5 亿元,预计 30%销往中国大陆。预计 2020 年全球半导体靶材市场约在17 亿美元,江丰电子全球半导体靶材市占率约 7-8%,在国内市占率约为 10-12%

国内靶材生厂商主要有江丰电子、有研亿金、阿石创等


来源:各公司公告及官网


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