陶瓷化合物靶材行业企业市场现状及竞争格局

陶瓷化合物靶材行业企业市场现状及竞争格局溅射靶材整体行业概况靶材是溅射薄膜制备的源头材料，又称溅射靶材，特别是高性能溅射靶材应用于电子元器件制造的物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition，PVD）工艺，是制备半导体晶圆、显示面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。溅射工艺最早起源于国外。起初溅射过程具有工作气压高、溅射基体温升高、溅射沉积速率低等缺点，不满足工业化生产的条件。自20世纪80年代以来，随着辅助电极、磁控溅射、脉冲电源等新技术的应用，溅射工艺优势逐步显现，应用范围不断拓宽。目前溅射工艺已广泛应用于各种薄膜材料的工业化制备，是目前主流的镀膜方法。在行业发展初期，溅射靶材及配套镀膜设备均为国外厂商提供。由于国外溅射靶材厂商与设备厂商具有长期配套磨合的经验，靶材在使用过程中的溅射效果能够充分满足下游客户的需求，具有较强的先发优势及竞争优势。因此，全球溅射靶材的研发及生产主要集中于美国、日本及德国等国家的少数企业，产业集中度较高。经过几十年的技术积淀，这些国外厂商凭借其雄厚的技术力量、精细的生产控制和过硬的产品质量居于全球高端溅射靶材市场的主导地位。受到发展历史及技术限制的影响，我国溅射靶材行业起步较晚，目前多数溅射靶材企业产品仍主要应用于下游的中低端产品，高端溅射靶材产品则多为国外进口。根据统计数据，2017年全球溅射靶材市场中主要的四家企业JX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。近年来，随着平面显示、半导体等制造产业产能向国内不断转移，国内溅射靶材需求已占到全球需求的30%以上，随着包括疫情在内的周边和国际环境的变化，实现国内重点行业关键设备核心材料的自主可控具有必要性。近年来，受益于国家从战略高度持续地支持电子材料行业的发展及应用推广，我国国内开始出现少量专业从事高性能溅射靶材研发和生产的企业，并成功开发出一批能适应高端应用领域的溅射靶材，为高性能溅射靶材的大规模产业化生产提供了良好的研发基础和市场化条件。溅射靶材行业概述溅射工艺是物理气相沉积（PVD）技术的一种，是制备电子薄膜材料的主要技术之一，而溅射靶材正是该工艺的关键原材料。以晶圆制造为例，需要反复重复薄膜沉积工艺，用于导电层、阻挡层、接触层、介电层等的制备，薄膜沉积工艺通常分为物理气相沉积（PVD）技术和化学气相沉积（CVD）技术，其中PVD常用来生长铝、铜、钛、钽等金属薄膜，CVD常用来制备氧化硅等绝缘薄膜。除钨接触层和铜互连层外的绝大多数金属薄膜都是用PVD技术生成，而溅射则是目前最主流的PVD技术。溅射是利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能得离子束流，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，被轰击的固体是制备溅射法沉积薄膜的原材料，称为溅射靶材。类似地，除晶圆制造外，显示面板、薄膜太阳能电池等的制造过程中也都会用到溅射工艺以制备薄膜材料。高性能靶材主要指应用于半导体、平板显示、太阳能电池等领域的金属纯度为99．95%以上的溅射靶材。靶材制备位于产业链的中游，从产业链来看，靶材上游原材料材质主要包括纯金属、合金以及陶瓷化合物三类。下游应用市场则较为广泛，但整体来看主要集中在平板显示、信息存储、太阳能电池、半导体四个领域。记录媒体靶材应用场景数据存储可分为光存储、磁存储与半导体存储，近年来半导体存储发展迅速。从数据存储量来看，目前磁记录仍然占据主导记录。按记录媒体的机械形状和驱动方式的不同，磁记录可分为磁鼓、磁带（录音机、录像机、数据记录）、磁盘（硬盘、软盘）、磁卡等，其中，高密度硬盘领域的磁性薄膜几乎都是以溅射法制作的，这些磁记录薄膜材料有很高的记录密度。因此也要求溅射靶材具有高纯度、低气体含量、细晶微结构、均匀的金相、高磁穿透和使用率、优异的电性与机械特性等特点。磁记录靶材常用材料为钴（3N）/镍/铁合金/铬/碲、硒（4N）/稀土-迁移金属（3N）等，主要包括铬靶、镍靶、钴靶。溅射靶材行业的技术水平和发展趋势（一）溅射靶材行业的技术水平溅射靶材是各类薄膜材料的关键材料，应用领域广泛，种类繁多，其纯度、密度、品质等对最终的电子器件的质量和性能起着至关重要的作用。目前高端溅射靶材产品纯度一般在99．99%-99．9999%（即4N-6N），其质量对膜层性能有很大的影响，同时会影响到镀膜的生产效率和成本。溅射靶材的研发涉及到电性、磁性、热性、反射率及颜色外观等多个技术特性。此外，溅射靶材生产企业必须针对客户的各种需求，针对不同靶材应用不同的工艺及材质，譬如金属靶材需使用塑性加工、热处理等技术；陶瓷靶材需要使用到粉体处理、烧结等技术；部分特殊合金由于成份均匀性的要求更须使用到复合粉体制备技术，其目的即在控制材料微结构，譬如晶粒尺寸、密度、结构的控制等，以达到客户的产品要求。（二）溅射靶材行业技术发展趋势溅射靶材的技术发展趋势与下游应用产业的薄膜技术发展趋势息息相关。溅射靶材行业的技术发展主要取决于先进薄膜材料、先进的薄膜沉积制备技术和薄膜结构的控制以及对薄膜物理、化学行为相关的表面科学技术的深入研究。目前，对薄膜材料的制备技术的研究正向多种类、高性能、新工艺、新装备等方面发展；薄膜材料的研究正在向分子层次、原子层次、纳米尺度、介观结构等方向深入；对溅射靶材的研究朝着多元化、高纯度、大型化、高溅射速率、高利用率等方向进行。太阳能电池行业（一）溅射靶材在太阳能电池行业的应用溅射靶材主要应用于薄膜太阳能电池的背电极环节以及异质结电池的导体层。薄膜太阳能电池由于自身特点目前未成为市场主流的技术路线，对靶材的整体需求影响相对有限；而异质结电池因其具备能量转化高、成本降低空间大等两项核心优势，被广泛认为是下一代主流电池片技术。异质结电池的透明导电膜（TCO）沉积工序需大量使用溅射靶材沉积形成TCO透明金属氧化物导电膜（主要为75-80nm厚的ITO氧化铟锡膜），未来受异质结电池产能快速扩张的带动，太阳能电池用靶材，尤其是ITO靶材的需求将有望进一步增长。（二）太阳能电池行业概述随着经济社会的发展，全球能源需求持续增长，能源资源和环境问题日益突出，加快开发利用可再生能源已成为应对日益严峻的能源环境问题的必由之路。光伏是太阳能光伏发电系统（photovoltaicpowersystem）的简称，是一种利用半导体材料的光生伏特效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。光伏产业的价值得到了众多国家的普遍认可，是未来全球先进产业竞争的制高点。光伏产业链分为硅料、硅片、太阳能电池、组件、光伏发电系统五个环节，其中太阳能电池是光伏行业的重要组成部分。随着前沿的下一代晶体硅电池技术异质结电池技术的逐步成熟，异质结电池市场规模有望快速扩大，其在生产过程中需应用溅射靶材，是未来太阳能电池领域用溅射靶材市场需求的主要增长点。1、太阳能电池行业发展历程太阳能电池作为光伏产业链的重要环节，其发展历程与光伏产业密切相关。全球光伏发电大规模商业应用可追溯到2004年德国率先推出光伏激励政策。全球光伏产业经过了十余年启动、调整、酝酿后在2015年进入稳定发展阶段，标志性指标为各国光伏发电逐步实现平价上网，行业从过去的补贴思维逆转为市场化盈利思维，光伏行业因而持续保持稳定增长。我国光伏产业起步略晚但发展迅速，经过多年发展，我国光伏产业链完整、制造能力和市场占比全球领先，2013年-2020年，我国光伏新增装机容量连续8年位居世界第一，已成为全球最重要的光伏应用市场之一。2、太阳能电池行业发展现状及未来发展趋势（1）太阳能电池的主要技术路线太阳能电池是实现光能向电能转化的关键环节。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为三大类：第一类为晶体硅太阳能电池，包括单晶硅和多晶硅，其研发及市场应用较为深入，光电转化效率高，占据了目前电池片主要市场份额；第二类为薄膜太阳能电池，包括硅基薄膜、化合物类以及有机类，但由于原材料稀缺或含毒性、转换效率低、稳定性差等缺点，市场应用较少；第三类为新型太阳能电池，新型太阳能电池以价格昂贵的稀土为原料且主要用于航空航天领域，现阶段暂不在市场推广之列。为进一步提高光电转换效率和降低制造成本，主流太阳能电池技术晶体硅电池的新兴技术不断涌现，发展前景广阔。根据硅衬底不同，晶体硅电池分为P型电池和N型电池。P型电池的PERC技术是当前晶体硅电池的主流技术，N型技术是下一代晶体硅电池技术，具有制程短、转换效率高、抗衰减、温度系数低等特点，有利于提高光伏发电量、降低发电成本。N型技术中，异质结（HJT）技术是一种将薄膜电池技术和晶体硅电池技术结合发展起来的一种高效电池技术，与同质结相比有更宽的禁带宽度和电池效率提升潜力，性能优势明显，是公认的未来主流发展方向。异质结电池生产需大量应用溅射靶材，是未来太阳能电池领域溅射靶材市场需求的主要增长点。（2）太阳能电池市场的现状及未来发展趋势虽然光伏等新能源产业总体保持了快速发展态势，但传统石化能源占能源总体消耗量的比例仍然较高，全球生态环境问题形势依旧严峻。根据国际可再生能源署（IRENA）发布的有关报告，可再生能源占一次能源总供应量的份额必须从2017年的约14%增长到2050年的约65%，太阳能光伏将引领全球电力行业的转型。未来光伏产业的市场空间仍十分广阔。随着异质结电池的量产工艺在近年来逐步成熟，国内外企业均大量布局GW级别异质结电池生产线。根据中信证券不完全统计，截至2021年8月，全球异质结电池的规划产能已经超过120GW，随着设备、关键材料的进一步降本和工艺提升，预计异质结电池量产节奏将进一步加快，从而进一步推动太阳能电池用溅射靶材行业的增长。半导体行业（一）溅射靶材在半导体行业的应用集成电路产业链主要包括集成电路设计、晶圆制造和封装测试三大主干环节，及EDA、IP、设备、材料、掩膜等关键支持环节。溅射靶材、光刻胶、硅片、光掩膜、电子特种气体、抛光材料、湿电子化学品等材料，均是半导体生产必备的关键材料。其中，溅射靶材主要应用于晶圆制造和封装测试环节的薄膜沉积工序。（二）半导体行业概述半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，被广泛应用于各种电子产品中。半导体产品可细分为四大类：集成电路、分立器件、光电子器件和传感器。集成电路作为半导体产业的核心，占据半导体行业规模的八成以上，其细分领域包括逻辑芯片、存储器、微处理器和模拟芯片等，被广泛应用于5G通信、计算机、消费电子、网络通信、汽车电子、物联网等产业，是绝大多数电子设备的核心组成部分，具有十分广阔的市场空间。作为资金与技术高度密集行业，集成电路行业形成了专业分工深度细化，产业链各环节企业相互依存的格局。在问题突出、国际贸易局势不确定性长期存在的背景下，半导体及相关支持性产业的国产化重要性日益提升。1、半导体行业发展历程从发展历程来看，自诞生以来，由于产业链的细化与应用市场需求的变化，半导体与集成电路产业已经经历了多次产业转移。目前，中国大陆凭借着在智能终端方面的生产能力与庞大的消费市场，正逐步承接半导体与集成电路产业的第三次转移。2、半导体行业发展现状及未来发展趋势全球半导体行业方面，伴随全球信息化、网络化和知识经济的迅速发展，特别是在以物联网、人工智能、汽车电子、智能手机、智能穿戴、云计算、大数据和安防电子等为主的新兴应用领域强劲需求的带动下，全球半导体产业收入将保持持续增长。2018年全球半导体行业收入为4，761．51亿美元，2019年受全球宏观经济低迷影响，半导体行业景气度有所下降，收入同比下降11．97%，为4，191．48亿美元，预计2021年半导体行业开始复苏，2024年预计全球半导体行业收入将达到5，727．88亿美元。国内半导体行业方面，在半导体和集成电路行业快速发展的同时，我国集成电路产品依然大量依赖进口，集成电路产品的自给率仍然偏低。2015年，《中国制造2025》计划中提出了到2025年，70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障的战略目标，在该目标的指引下，我国集成电路产业逐步开始了国产化的进程，这也为国内的集成电路及集成电路产业链相关企业提供了实现跨越式发展的机遇。根据国际半导体协会（SEMI）的统计数据，2017年到2020年期间，全球将有62座新晶圆厂投产，其中将有26座新晶圆厂座落中国大陆，占比达42%。新晶圆厂从建立到生产的周期大概为2年，未来几年将是中国大陆半导体和集成电路产业的快速发展期。随着半导体产业的快速发展，将进一步推动国内高性能溅射靶材行业的高速增