新材料行业市场分析

新材料行业市场分析1.溅射靶材，助力先进制造崛起1.1.靶材下游应用领域众多，性能要求各异靶材位于产业链中游，上游是原材料制造，下游镀膜后用于半导体芯片、平面显示器等终端行业。溅射镀膜是一种应用最广泛的PVD镀膜方式，其采用的材料为溅射靶材。靶材的上游为高纯金属、合金、非金属、化合物的制备。其下游为溅射镀膜，后用于终端领域，例如半导体芯片、平面显示器、电池、信息存储等。溅射靶材可按形状、化学成分、应用领域进行分类。按形状分类，可分为平面靶材和旋转靶材，其中旋转靶材在溅射镀膜过程中，可以围绕固定的磁体进行慢速旋转，从而提高靶材的利用率至70%以上。此外，靶材还可按组成成分和应用领域进行分类。靶材主要用于集成电路、平面显示等领域，不同的下游对材料性能的要求各异。预计2023年全球靶材的应用占比中，最大为集成电路，约35%，其次是平面显示（27%），光伏（17%），磁记录（14%）。其中集成电路用靶材对原材料纯度的要求最高，一般在5N（99.999%）以上，平面显示约5N，光伏和磁记录一般是4N以上的纯度要求。1.2.生产工艺复杂，核心技术等筑起行业壁垒溅射镀膜过程中，在高速度能的离子束轰击后，靶材表面的原子离开固体，运动沉积在基板上形成薄膜。溅射镀膜在真空环境下进行，利用离子源产生的离子，使之加速聚集，形成高速度能的离子束流，轰击焊接固定于背板上的靶坯表面，表面原子被溅射飞散出固体，沉积到基板上，形成薄膜。不同组成、形状的靶材，其采用的制备工艺也有所不同。靶材的制备工艺主要分为熔炼铸造法、粉末烧结法、等离子喷涂法、挤压法。其中熔炼铸造和粉末烧结法应用较为广泛，前者主要用于生产铝、铜、钛、钽等靶材，后者主要用于生产钨、钼等靶材。以粉末烧结法为例，从原料粉末到检查出货，靶材制备需历经10多道工序，工艺较为复杂。制备靶材的原材料除纯度要求较高外，还需有独特的配方和精确的组分控制比例，待粉末混合压制成型、烧结后，需要进行塑性加工，以获得一定的外观形状，和内部晶粒变形、位错（晶粒细小且均匀的产品才能高效稳定的溅射）。然后通过热处理、水切割后，形成靶坯。之后再进行机械加工、金属化后与背板焊合连接成靶材产品（需要采用特种焊接工艺），最后经过检测后方能出货。核心技术、客户认证、资金、人才等方面筑起行业进入壁垒。溅射靶材行业属于技术密集型产业，核心技术往往有专利授权和保密措施保护，新进者难以在短时间突破。同时下游客户对产品认证时间一般需要2-3年，且不轻易更换供应商。此外，高的资金投入，长时间的人才培养也构筑起了溅射靶材行业的进入壁垒。溅射靶材制备的核心技术大致包涵金属提纯、晶体内部结构控制、异种金属焊接、精密加工、清洗包装技术。金属提纯方面，由于原材料中的杂质会影响产品性能，因此靶材需要高纯度的原材料，一般在4N以上。晶体内部结构方面，晶粒的尺寸和取向，影响着溅射过程的均匀性和速度，因此需要进行结构控制。靶材和背板的组成有所不同，将他们焊接在一起需要采用特种焊接技术，以达到较高的焊接结合率和强度。此外，靶材还需要进行精密加工和清洗，其中也涉及较多的核心技术。1.3.高端品国产替代，靶材领域星辰大海全球溅射靶材行业集中度较高，主要被海外企业占据，国内企业市占率较低。2019年全球溅射靶材市场主要由日矿金属（30%）、霍尼韦尔（20%）、东曹（20%）、普莱克斯（10%）这四家公司占据，集中度高达80%。我国的靶材企业虽市占率较低，其中江丰电子、有研新材、隆华科技、阿石创，这四家上市公司2022年合计约占全球市场约8.4%，但是随着国内靶材生产技术突破，高端靶材的国产替代推进，国内企业的影响力也在不断提升，同时有望逐步打开海外市场，提高全球市占率。在国内靶材上市公司中，江丰电子靶材业务体量最大，多家公司扩产进行中。2022年国内靶材上市公司中，江丰电子的营收和毛利率均位于行业领先水平，其次是有研新材、隆华科技和阿石创。这四家企业均具有产量持续提升的能力，其中江丰电子主要布局集成电路、平面显示用靶材，有研新材重点拓展集成电路市场，隆华科技和阿石创是主要布局平面显示用靶材。预计2025年全球靶材市场规模将增至70亿美元，国内规模升至20.3亿美元。未来随着集成电路、太阳能电池、平面显示行业等快速发展，将拉动对上游靶材的需求量。我们预计，全球靶材市场规模将从2022年的57.93亿美元增长至2025年的69.75亿美元，CAGR为6.4%；我国的靶材市场规模将从2022年的12.2亿美元增长至2025年的20.3亿美元，CAGR为18%。而2022年我国市场国内知名企业，江丰电子、有研新材、阿石创和隆华科技的相关业务海内外营收共计约5亿美元，市场拓展空间较大。国家鼓励政策陆续出台，为行业发展提供强大助力。近年来国家有关部门陆续出台政策鼓励靶材行业的发展，将EBPVD热障涂层用YSZ陶瓷靶材、超高纯稀土金属靶材、铝钪合金靶材列为关键战略材料，高纯钽、钴、铜和铜合金、银和银合金靶材等列为先进半导体材料和新型显示材料，属于重点新材料范畴。此外，靶材的下游行业，例如集成电路、光伏等领域，受到国家政策重点支持和鼓励，也将推动上游材料端的健康快速的发展。2.乘半导体行业东风、实现高端靶材突破2.1.芯片制程+晶圆尺寸升级，推动靶材技术创新靶材可以用于集成电路前道晶圆制造和后道封装的金属化工艺当中。在晶圆制造方面，随着技术节点的缩小，所用的金属材料也在变化，早期更多采用铝和铝合金做互连材料，钛作为阻挡层。但90nm节点后，铜互连工艺成为主流，钽作为阻挡层。而7nm以下节点，钴、钌、钼、钨等金属或合金成为更具潜力的互连线或阻挡层材料。后道封装方面，在凸点下金属层、重布线层、硅通孔制作中，铝、钛、铜、钽等材料应用较为广泛，能有效的连接芯片与芯片，以及芯片与基板。半导体用靶材可分为铝、铜、钛、钽等靶材，其应用场景各异，其中铝、铜因具有较低电阻率，较好的导热性，作为集成电路的互连材料，铝在90nm节点以上应用较广泛，铜主要用于90-7nm节点集成电路。而钛、钽因为具有较高的抗腐蚀性能和粘附性，可阻止铝和铜的扩散，用作阻挡层。其中，钛通常作为铝互连的阻挡层，而钽作为铜互连的阻挡层。此外钴、镍铂因具有优异的铁磁性和良好的导电性，也可用于源极、漏极、栅极等与金属之间的接触。而高纯钨及其合金主要用于字线层中制备金属互连层及金属间通孔、垂直接触的填充物。其他高纯金属及合金靶材，例如金、银等高纯金属，主要用于封装中的凸块、重布线、硅通孔、共形屏蔽等工艺中。芯片制程、晶圆尺寸的更新迭代，带来了对溅射靶材的纯度、多元化、精细化微观组织的新需求，同时对靶材的可靠性和一致性的要求更高。在此背景下，我国半导体用靶材未来重点发展方向包括：提升高纯金属材料制备技术水平，实现批量稳定生产；攻克高性能靶材制备关键技术（例如高纯钽、钨靶材等），驱动靶材智能化生产；瞄准电子信息技术前沿需求，开发高端新材料（例如钌及钌合金、铝钪合金、多元相变合金、钴基特种合金、陶瓷化合物等高纯材料靶材）；提升分析检测与应用评价能力，完善材料标准及评价体系建设。2.2.行业景气度提升，靶材企业再迎机遇随着全球集成电路行业发展，靶材市场规模将迎来快速增长，预计将从2022年的18.46亿美元提升至2025年的26.61亿美元。半导体用靶材在芯片晶圆制造和封装工艺中均有应用，未来随着全球的集成电路市场规模从2022年的727亿美元提升至1048亿美元，半导体用靶材的市场规模也将从2022年的18.46亿美元提升至2025年的26.61亿美元，年均复合增速约13%。半导体用铝、钛靶材国内外技术水平相当，但在铜、钽、钴和镍钴、钨等靶材方面，掌握领先技术的国内企业较少。国内外主要生产企业均能制备多种型号的半导体用铝、钛靶材，上游高纯铝生产企业主要有海德鲁、新疆众合等，钛方面主要是三菱化学，宁波创润等。但在铜、钽靶材生产方面，国内因为在原材料杂质、缺陷控制技术、靶材组织均匀性控制及取向分布等方面与海外还存在差距，掌握领先技术的国内企业较少。铜靶、钽靶材、和上游高纯铜原料主要生产企业有日矿金属、有研新材、江丰电子等，高纯钽原料主要是日矿金属、世泰科、东方钽业等。其他靶材，例如钴和镍钴、钨及钨合金靶材，国产化程度低，上游原料企业国内的有金川集团、厦门钨业等。国内领先企业江丰电子、有研新材，在生产高端集成电路用靶材方面，取得重大突破。国内知名靶材公司，例如有研新材、江丰电子，在高端集成电路用靶材国产化方面，推进节奏较快。其中有研新材的先进制程大尺寸超高纯铜合金已经批量供货下游全球一流企业，12英寸钽靶也通过验证，在实现国产替代的同时，积极拓展海外市场。江丰电子的高纯金属靶材批量应用于全球知名芯片厂商的7nm技术节点的芯片生产，并进入先端的5nm技术节点，已具备半导体靶材国产替代的技术基础。同时，江丰电子还将建设韩国生产基地，发力国外市场。未来这两家企业有望带领国内企业突围，拓展更多国际知名客户，提升全球市场占有率。随着国内半导体产业突围、壮大，将拉动对靶材的需求量，预计到2025年国内集成电路靶材市场将增至5.76亿美元，占全球市场的比例有望升至22%。国内半导体材料市场规模预计将从2022年的136.5亿美元提升至2025年的214.8亿美元。同时随着国内原材料提纯技术的发展，和靶材晶体控制技术的提升，集成电路用钴、钨等靶材的国产化率也将逐步加大，预计国内集成电路靶材市场将从2022年的3.66亿美元提升至2025年的5.76亿美元，CAGR约为16.3%，占全球市场比例也将提升至约22%。3.近水楼台，显示靶材迎高质量发展3.1.低电阻、大尺寸为显示用靶材发展方向LCD和OLED有着不用的发光原理，内部结构也有所不同，因此所采用的溅射靶材，及其扮演的角色也有差异。LCD使用液晶层来控制光的透过，自身并不会发光。OLED采用有机化合物层来直接发光，每个像素都是一个独立的发光源，不需要背光源，因此在发光层上下有金属阴极和阳极，从而实现电致发光。所以LCD和OLED采用的靶材或者相同靶材扮演的角色也会有所不同，例如，ITO靶材制备的透明导电膜，在OLED中还可以用作阳极材料。平面显示用靶材按组成可分为ITO、IGZO、Mo、Cu、Al等，但组成相似的靶材在LCD和OLED中的用处可能不同。例如ITO靶材可用作溅射成透明导电膜，但是在OLED中，它除了这一功能外，还可以用作阳极材料，类似的还有Mo、Al靶材，既可以用来制备电极布线膜，还可作为OLED的阴极材料。此外，与LCD不同的是，OLED中还有电致发光薄膜，通常采用ZnSMn、Y2O3等靶材溅射而成。下游终端电视和智能手机屏幕的不断迭代，将对上游材料提出更新的要求。平面显示行业中LCD和OLED下游应用占比最大的分别是电视和智能手机行业，未来6年，预计这一格局没有大的变化。因此上游材料未来的发展方向，将围绕着电视屏幕大尺寸、以及智能手机屏幕柔性化，减薄的趋势，而进行更新迭代。平面显示用ITO靶材未来将围绕低电阻率、高密度、大尺寸、靶本一体、高效率使用方面进行发展迭代。其中靶材电阻率的降低有利于提高TCO膜的导电性能，同时ITO在OLED中可用作阳极材料，低电阻的需求更高。密度的提高能表现在减少靶材黑化、降低电阻率和成本。而大尺寸和靶材本体一体化则主要是为满足LCD尺寸增大的趋势。而提高靶材利用率，则可以降低下游的使用成本。3.2.显示行业全球领先，高端靶材有望国产化我国将持续引领全球显示行业高速发展。据中国电子企业协会，2022年全球显示行业市场规模大约1462亿美元，其中LCD显示约827亿、占比57%，OLED显示218亿、占比约28%，未来5年行业或将维持年均复合增速11.8%，增至2554亿美元。2022年我国显示行业规模居世界首位，约524亿美元（3671亿元）。未来我国显示行业的快速发展将带动上游材料的需求，国内靶材企业或“近水楼台先得月”。预计2025年全球显示用靶材市场规模将增至19.92亿美元，国内市场规模升至9.8亿美元。预计我国平面显示用靶材市场规模将从2022年的7.1亿美元，增长至2025年的9.8亿美元，CAGR为11%。届时全球的平面显示用靶材市场规模也将从14.58亿美元提升至19.92亿美元。国内企业在平面用靶材方面基本实现国产化替代，但高端靶材的生产仍需突破。国内平面显示用靶材知名企业包括隆华科技、阿石创、江丰电子、欧莱新材、映日科技、先导薄膜等公司，他们的产品已经基本实现国产替代，但高端平面显示用靶材、例如IGZO等布局较少。这六家公司的客户基本都包括了国内外知名的面板生产企业，例如京东方，华星光电等公司，未来随着国产靶材技术的创新升级，凭借“近水楼台”优势，高端品部分也将有望实现国产替代。4.光伏技术迭代，为靶材创造新机4.1.光伏降本增效，靶材机遇挑战并存靶材可用来制备薄膜电池和HJT电池的光吸收层、TCO层等。在薄膜电池中，例如碲化镉薄膜电池，主要采用碲化镉、ITO靶材等来溅射沉积光吸收层、TCO层等。而HJT电池主要是采用ITO靶材，在电池的双面制备TCO层。太阳能电池用靶材也可分为陶瓷类和金属类，其用途有所不同。其中陶瓷类的ITO、AZO靶材可用来溅射透明导电层（TCO），AZO靶材因使用成本较低，可替代部分ITO靶材。碲化镉、铜铟镓等靶材可用作光吸收层。而金属类的靶材中，铝、铜靶可用作电池的导线层，钼靶可用来制备背电极材料。下游应用广泛的ITO靶材，在光伏领域中，还有降本等较为迫切的发展需要。太阳能电池组件，特别是HJT电池降本需求推动下，靶材降本大势所趋，未来或将围绕靶材的稳定性提升、高密度化、使用高效率化、原材料降本方面控制靶材的使用成本，满足下游需求。国内布局光伏用靶材知名企业众多，大多集中在ITO靶材生产和研发上。在ITO靶材方面，隆华科技、欧莱新材、映日科技、先导薄膜已经实现量产供货，其中先导薄膜除ITO靶材外，在CdTe等靶材生产上也在业内具有高的知名度，此外阿石创的验证导入工作也在推进。而金属类靶材，例如铝靶，则主要是江丰电子在生产制备，其客户有SunPower。4.2.HJT产业化之风渐起，靶材或受益随着晶硅及薄膜太阳能电池产量提升，靶材的需求量也将稳定增长。预计全球晶硅太阳能电池组件产量将从2022年的368GW，提升至2025年的650GW，CAGR为20.9%；国内的晶硅组件产量将从289GW提升至510GW，CAGR为20.9%。同时，薄膜太阳能电池组件在BIPV等应用场景拓展下，需求或将逐步提升，预计全球产量将从2022年的9.2GW，提升至2025年的11.4GW，国内的产量预计从0.11GW提升至0.12GW。晶硅和薄膜电池太阳能电池的发展，也将拉动靶材的需求。而晶硅太阳能电池中，HJT电池对于靶材单耗更大，随着HJT渗透率提升，也将进一步拉动靶材需求量。截至2022年底，已经有多个全球知名光伏企业提高了HJT的产能，例如爱康、RECGroup、通威股份等。此外，国内目前仍有多家企业规划HJT产能，未来随着产能释放，HJT电池的渗透率将逐步加大，届时ITO等靶材的需求量或将得到快速提升。未来太阳能电池用靶材需求提升，或带动市场规模增长。预计全球太阳能电池用靶材市场规模将从2022年的10.16亿美元提升至2025年的13.18亿元，CAGR为9.1%，而国内市场规模在HJT电池需求的拉动下，将从0.91亿美元提升至2025年的3.92亿美元，CAGR为62.7%。5.新一代存储技术，或催生靶材需求5.1.记录靶材，可用于新一代磁存储器磁记录用靶材在磁盘的介质和磁头部分均有应用。磁盘的记录介质层通常采用靶材溅射成磁性薄膜形成，包括记录层、中间层和衬层。当没有外部磁场作用时，记录层的磁极无序，而当受到磁头磁场作用时，记录层磁极方向变为与磁场同向，从而存储信息。信息的读取则通过未通电磁头经过磁盘的表面，产生感应电流得到。随着磁记录技术的迭代，磁记录靶材种类及品质也在不断更新。在硬盘驱动器（HDD）中，记录介质用的靶材包括了用于记录层中的Co-Cr-Pt类靶材，用于中间层的Ni-W类的靶材和用于衬底层的Co-Fe类靶材。而磁头则采用合金类靶材，例如Mn、Ni系合金靶。随着存储技术发展，新一代非易失性半导体存储器MRAM具备较大