2018年靶材行业深度分析报告

２０１８年靶材行业深度分析报告1靶材主要用于半导体、面板及光伏等领域溅射镀膜工艺，全球市场规模约百亿美金 (4)1.1 靶材主要用于PVD（物理气相沉积）溅射镀膜过程 (4)1.2 生产工艺复杂，金属提纯及晶粒晶向控制构成技术壁垒 (6)1.3 应用领域主要包括半导体、面板、光伏及光学器件 (8)1.3.1 半导体靶材：用于晶圆导电阻挡层及封装金属布线层制作 (8)1.3.2 面板靶材：主要用于制作ITO玻璃及触控屏电极 (9)1.3.3 光伏靶材：用于形成太阳能薄膜电池的背电级 (10)1.3.4 光学器件靶材：使用光学镀膜改变光波传导特性 (11)1.4 全球市场空间约百亿美金，国内需求约占四分之一 (11)1.4.1 全球市场规模约百亿美金，面板是最大应用领域 (11)1.4.2 国内市场空间约150亿人民币，面板靶材占比接近1/2 (13)2下游半导体及面板行业产能转移及国产替代趋势确定 (14)2.1 半导体晶圆制造产业转移趋势确定，本土产能放量在即 (14)2.2 平板显示已实现弯道超车，大陆面板产能占比全球第一 (16)3政策驱动叠加技术突破，本土靶材制造有望迅速崛起 (18)3.1 日美跨国集团主导全球靶材制造以及上游高纯金属产业 (18)3.1.1 日美跨国集团主导全球靶材制造产业 (18)3.1.2 全球靶材制造龙头把控上游高纯金属生产制造环节 (20)3.2 政策加码，本土靶材产业有望迅速崛起 (21)3.2.1 02专项和863计划推动国产靶材实现从0到1的跨越 (21)3.2.2 大基金推动国产半导体材料龙头从1到10实现弯道超车 (22)3.3 国产靶材技术水平跻身国际一流，实现本土产线中大批量供货 (24)3.3.1 国产靶材已实现对全球主流客户本土产线中大批量供货 (24)3.3.2 突破专利封锁，目前已具备和国际巨头同等竞争水平 (26)3.4 国内靶材龙头正加大横向拓展与产业延伸力度 (28)3.4.1 加大产业上游高纯金属生产延伸力度 (28)3.4.2 横线拓展应用领域，面板靶材成为聚焦点 (29)4投资逻辑 (29)4.1 投资主线 (29)4.2 重点公司 (30)4.2.1 江丰电子（300666.SZ）——国内溅射靶材龙头，打造世界级靶材企业 (30)4.2.2 阿石创（300706.SZ）——国内领先的光学器件溅射靶材与蒸镀材料供应商 (31)4.2.3 隆华节能（300263.SZ）——新材料业务产业多元化发展，面板靶材有望迎来突破 (32)4.2.4 有研新材（600206.SH）——深耕新材料业务的控股型企业，封装靶材国内领先 (33)5风险提示 (35)图表1：溅射镀膜基本原理示意图 (4)图表2：溅射技术发展至今经历了六大阶段 (5)图表3：不同应用领域需要用到不同材料、不同形状的靶材 (5)图表4：铝靶生产需要经过塑性变形、热处理等多道工艺处理 (6)图表5：熔炼铸造法和粉末烧结法是最主要的两大技术路径 (7)图表6：高纯溅射靶材生产中五大核心技术是影响靶材质量的关键 (7)图表7：溅射靶材分类及用途 (8)图表8：溅射靶材主要用晶圆溅射镀膜环节及封装金属材料制作 (9)图表9：平板显示行业镀膜工艺示意图 (10)图表10：太阳能电池分为晶体硅和薄膜电池 (10)图表11：光伏靶材主要用于形成太阳能薄膜电池的背电极 (11)图表12：全球靶材市场空间约在百亿美金（2015年） (12)图表13：2013-2016全球晶圆制造及封装材料细分市场销售规模（单位：亿美元） (13)图表14：国内市场空间约150亿人民币，面板需求占比接近1/2 (14)图表15：全球晶圆代工产能向中国大陆迁移的趋势明显 (14)图表16：大基金成立以来投资了国内多家IDM及F OUNDRY企业 (15)图表17：中国大陆在建晶圆代工产线统计(不完全统计) (16)图表18：我国平板显示行业产业规模迅速增长 (17)图表19：中国大陆TFT-LCD占比超过30% (17)图表20：京东方与华星光电市场份额持续增加 (17)图表21：中国大陆在建面板产线统计 (18)图表22：全球靶材市场被几大制造商占据 (19)图表23：技术壁垒、客户认证壁垒、资金壁垒和人才壁垒形成行业垄断格局 (19)图表24：日美综合型材料和制造集团主导全球靶材产业 (20)图表25：溅射靶材已发展成为较为成熟的产业链 (21)图表26：近年国家对靶材的政策扶持力度不断加大 (22)图表27：制造环节占大基金投资比重的63% (23)图表28：近年国家对靶材的政策扶持力度不断加大 (23)图表29：A股涉及靶材相关业务的公司有江丰电子、有研新材、阿石创、以及隆华节能等 (24)图表30：我国主要靶材企业覆盖应用领域及下游客户情况 (25)图表31：江丰电子前五大客户包括台积电、中芯国际、联电三大主流晶圆代工厂 (26)图表32：靶材企业商标与专利情况 (27)图表33：靶材已成为中芯国际第二大验证通过材料类别 (27)图表34：江丰电子计划建设的年产300吨电子级超高纯铝生产项目已投入29%的资金 (29)图表35：重点公司估值表 (30)图表36：江丰电子主要产品 (30)图表37：江丰电子财务指标 (31)图表38：阿石创主要产品 (32)图表39：阿石创财务指标 (32)图表40：隆华节能主要产品 (33)图表41：隆华节能财务指标 (33)图表42：有研新材主要产品 (34)图表43：有研新材财务指标 (34)1靶材主要用于半导体、面板及光伏等领域溅射镀膜工艺，全球市场规模约百亿美金1.1靶材主要用于PVD（物理气相沉积）溅射镀膜过程高纯溅射靶材主要是指纯度为99.9%-99.9999%（3N-6N之间）的金属或非金属靶材，应用于电子元器件制造的物理气象沉积(PVD)工艺，是制备晶圆、面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它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的离子束流，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，被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料，称为溅射靶材图表1：溅射镀膜基本原理示意图资料来源：江丰电子招股说明书，方正证券研究所自19世纪中期至今，溅射镀膜技术经历了170年的沉淀与发展逐步走向成熟。

溅射镀膜技术起源于国外，所需要的溅射材料——靶材也起源发展于国外。

1842年格波夫在实验室中发现了阴极溅射现象，由于人们对溅射机理缺乏深入了解且溅射薄膜技术发展缓慢，商业化的磁控溅射设备直到1970年才逐渐应用于实验室和小型生产。

自20世纪80年代，以集成电路、信息存储、液晶显示器、激光存储器、电子控制器为主的电子与信息产业开始进入高速发展时期，磁控溅射技术才从实验室应用真正进入工业化规模生产应用领域。

近10年来，溅射技术更是取得了突飞猛进的发展。

相比PVD另一大工艺真空镀膜，溅射镀膜工艺可重复性好、膜厚可控制，可在大面积基板材料上获得厚度均匀的薄膜，所制备的薄膜具有纯度高、致密性好、与基板材料的结合力强等优点，已成为制备薄膜材料的主要技术。

图表2： 溅射技术发展至今经历了六大阶段21世纪以来资料来源：新材料在线，方正证券研究所根据应用领域的不同，靶材的材料、形状也会有所差异。

根据形状可分为长（正）方体形、圆柱体形、无规则形以及实心、空心靶材，根据材料可分为金属材料（纯金属铝/钛/铜/钽等）、合金材料（镍铬/镍钴合金等）、无机非金属（陶瓷化合物：氧化物/硅化物/碳化物等）、复合材料靶材。

图表3： 不同应用领域需要用到不同材料、不同形状的靶材资料来源：阿石创招股说明书，方正证券研究所1.2生产工艺复杂，金属提纯及晶粒晶向控制构成技术壁垒靶材的生产需要经过预处理、塑性加工、热处理、焊接、机加、净化、检测等多道工艺处理，塑性变形再结晶过程需要重复进行。

以铝靶材为例，一般是将铝原料进行熔炼（电子束或电弧，等离子熔炼）、铸造，将得到的锭或胚料进行热锻破坏铸造组织，使气孔或偏析扩散、消失，再通过退火使其再结晶化从而提高材料组织的致密化和强度，进而经过焊接、机加和清洗等步骤最终制备成靶材。

根据靶材材料以及用途的不同，制备工艺主要包含熔炼铸造法和粉末烧结法两大技术路径。

1）熔炼铸造法：高纯金属如Al、Ti、Ni、Cu、Co、Ta、Ag、Pt等具有良好的塑性，直接采用物理提纯法熔炼制备的铸锭或在原有铸锭基础上进一步熔铸后，进行锻造、轧制和热处理等热机械化处理技术进行微观组织控制和坯料成型。

2）粉末烧结法：对于W、Mo、Ru等难熔金属及合金，由于材料的熔点高、合金含量高、易偏析、本征脆性大等原因，采用熔炼法难以制备或者材料性能无法满足溅射需求时，需要采用粉末烧结法制备。

首先进行粉体材料的预处理，包括采用粒度和形貌合适的高纯金属粉末进行均匀化混合、造粒等，再选择合适的烧结工艺，包括冷等静压（CIP）、热压(HP )、热等静压(HI P )及无压烧结成型等。

图表4：铝靶生产需要经过塑性变形、热处理等多道工艺处理资料来源：江丰电子招股说明书，方正证券研究所图表5：熔炼铸造法和粉末烧结法是最主要的两大技术路径熔炼铸造法真空感应熔炼、真空电弧熔炼、真空电子轰击熔炼粉末法相比，熔炼合金靶材的杂质含量(特别是气体杂质含量)低，且能高密度化、大型化。

但对于熔点和密度相差都很大的几种金属，熔炼法一般难以获得成分均匀的合金靶材。

粉末烧结法热压、真空热压、热等静压(HIP)容易获得均匀细晶结构、节约原材料、生产效率高。

关键在于：选择高纯、超细粉末作为原料；选择能实现快速致密化的成形烧结技术，以保证靶材的低孔隙率，并控制晶粒度；制备过程严格控制杂质元素的引入。

挤压工艺热挤压、冷挤压、温挤压主要用于制备铝、铜、钦、镍铬合金等塑性好的金属及合金旋转靶材。

等离子喷涂法真空、水稳、气稳等离子喷涂主要用于制备脆性金属及合金、陶瓷靶材，如金属铬、硅、硅铝合金、氧化物等旋转靶材。

资料来源：CNKI，方正证券研究所从工艺的难易程度来看，超高纯金属控制和提纯技术、晶粒晶向控制技术、异种金属大面积焊接技术、金属的精密加工及特殊处理技术、靶材的清洗包装技术是目前靶材生产过程中的五大核心技术。

这五大技术在生产工艺中主要影响靶材的纯度、杂质含量、密实度、晶粒尺寸及尺寸分布、结晶取向与结构均匀性、几何形状与尺寸等，进而影响镀膜溅射效率及沉积薄膜的质量。

其中，晶粒晶向控制技术主要通过塑形加工再结晶流程（TMP）即塑性加工——热处理——结晶退火来控制晶粒晶向，来使各晶粒的大小和排列方向相同，保证溅射成膜的均匀性和溅射速度，是靶材生产的核心技术。