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文檔簡介
陶瓷化合物靶材行業企業市場現狀及競爭格局濺射靶材整體行業概況靶材是濺射薄膜制備的源頭材料,又稱濺射靶材,特別是高性能濺射靶材應用于電子元器件制造的物理氣相沉積(PhysicalVaporDeposition,PVD)工藝,是制備半導體晶圓、顯示面板、太陽能電池等表面電子薄膜的關鍵材料。濺射工藝最早起源于國外。起初濺射過程具有工作氣壓高、濺射基體溫升高、濺射沉積速率低等缺點,不滿足工業化生產的條件。自20世紀80年代以來,隨著輔助電極、磁控濺射、脈沖電源等新技術的應用,濺射工藝優勢逐步顯現,應用范圍不斷拓寬。目前濺射工藝已廣泛應用于各種薄膜材料的工業化制備,是目前主流的鍍膜方法。在行業發展初期,濺射靶材及配套鍍膜設備均為國外廠商提供。由于國外濺射靶材廠商與設備廠商具有長期配套磨合的經驗,靶材在使用過程中的濺射效果能夠充分滿足下游客戶的需求,具有較強的先發優勢及競爭優勢。因此,全球濺射靶材的研發及生產主要集中于美國、日本及德國等國家的少數企業,產業集中度較高。經過幾十年的技術積淀,這些國外廠商憑借其雄厚的技術力量、精細的生產控制和過硬的產品質量居于全球高端濺射靶材市場的主導地位。受到發展歷史及技術限制的影響,我國濺射靶材行業起步較晚,目前多數濺射靶材企業產品仍主要應用于下游的中低端產品,高端濺射靶材產品則多為國外進口。根據統計數據,2017年全球濺射靶材市場中主要的四家企業JX金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯,合計壟斷了全球80%的市場份額。近年來,隨著平面顯示、半導體等制造產業產能向國內不斷轉移,國內濺射靶材需求已占到全球需求的30%以上,隨著包括疫情在內的周邊和國際環境的變化,實現國內重點行業關鍵設備核心材料的自主可控具有必要性。近年來,受益于國家從戰略高度持續地支持電子材料行業的發展及應用推廣,我國國內開始出現少量專業從事高性能濺射靶材研發和生產的企業,并成功開發出一批能適應高端應用領域的濺射靶材,為高性能濺射靶材的大規模產業化生產提供了良好的研發基礎和市場化條件。濺射靶材行業概述濺射工藝是物理氣相沉積(PVD)技術的一種,是制備電子薄膜材料的主要技術之一,而濺射靶材正是該工藝的關鍵原材料。以晶圓制造為例,需要反復重復薄膜沉積工藝,用于導電層、阻擋層、接觸層、介電層等的制備,薄膜沉積工藝通常分為物理氣相沉積(PVD)技術和化學氣相沉積(CVD)技術,其中PVD常用來生長鋁、銅、鈦、鉭等金屬薄膜,CVD常用來制備氧化硅等絕緣薄膜。除鎢接觸層和銅互連層外的絕大多數金屬薄膜都是用PVD技術生成,而濺射則是目前最主流的PVD技術。濺射是利用離子源產生的離子,在真空中經過加速聚集,而形成高速度能得離子束流,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,被轟擊的固體是制備濺射法沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。類似地,除晶圓制造外,顯示面板、薄膜太陽能電池等的制造過程中也都會用到濺射工藝以制備薄膜材料。高性能靶材主要指應用于半導體、平板顯示、太陽能電池等領域的金屬純度為99.95%以上的濺射靶材。靶材制備位于產業鏈的中游,從產業鏈來看,靶材上游原材料材質主要包括純金屬、合金以及陶瓷化合物三類。下游應用市場則較為廣泛,但整體來看主要集中在平板顯示、信息存儲、太陽能電池、半導體四個領域。記錄媒體靶材應用場景數據存儲可分為光存儲、磁存儲與半導體存儲,近年來半導體存儲發展迅速。從數據存儲量來看,目前磁記錄仍然占據主導記錄。按記錄媒體的機械形狀和驅動方式的不同,磁記錄可分為磁鼓、磁帶(錄音機、錄像機、數據記錄)、磁盤(硬盤、軟盤)、磁卡等,其中,高密度硬盤領域的磁性薄膜幾乎都是以濺射法制作的,這些磁記錄薄膜材料有很高的記錄密度。因此也要求濺射靶材具有高純度、低氣體含量、細晶微結構、均勻的金相、高磁穿透和使用率、優異的電性與機械特性等特點。磁記錄靶材常用材料為鈷(3N)/鎳/鐵合金/鉻/碲、硒(4N)/稀土-遷移金屬(3N)等,主要包括鉻靶、鎳靶、鈷靶。濺射靶材行業的技術水平和發展趨勢(一)濺射靶材行業的技術水平濺射靶材是各類薄膜材料的關鍵材料,應用領域廣泛,種類繁多,其純度、密度、品質等對最終的電子器件的質量和性能起著至關重要的作用。目前高端濺射靶材產品純度一般在99.99%-99.9999%(即4N-6N),其質量對膜層性能有很大的影響,同時會影響到鍍膜的生產效率和成本。濺射靶材的研發涉及到電性、磁性、熱性、反射率及顏色外觀等多個技術特性。此外,濺射靶材生產企業必須針對客戶的各種需求,針對不同靶材應用不同的工藝及材質,譬如金屬靶材需使用塑性加工、熱處理等技術;陶瓷靶材需要使用到粉體處理、燒結等技術;部分特殊合金由于成份均勻性的要求更須使用到復合粉體制備技術,其目的即在控制材料微結構,譬如晶粒尺寸、密度、結構的控制等,以達到客戶的產品要求。(二)濺射靶材行業技術發展趨勢濺射靶材的技術發展趨勢與下游應用產業的薄膜技術發展趨勢息息相關。濺射靶材行業的技術發展主要取決于先進薄膜材料、先進的薄膜沉積制備技術和薄膜結構的控制以及對薄膜物理、化學行為相關的表面科學技術的深入研究。目前,對薄膜材料的制備技術的研究正向多種類、高性能、新工藝、新裝備等方面發展;薄膜材料的研究正在向分子層次、原子層次、納米尺度、介觀結構等方向深入;對濺射靶材的研究朝著多元化、高純度、大型化、高濺射速率、高利用率等方向進行。太陽能電池行業(一)濺射靶材在太陽能電池行業的應用濺射靶材主要應用于薄膜太陽能電池的背電極環節以及異質結電池的導體層。薄膜太陽能電池由于自身特點目前未成為市場主流的技術路線,對靶材的整體需求影響相對有限;而異質結電池因其具備能量轉化高、成本降低空間大等兩項核心優勢,被廣泛認為是下一代主流電池片技術。異質結電池的透明導電膜(TCO)沉積工序需大量使用濺射靶材沉積形成TCO透明金屬氧化物導電膜(主要為75-80nm厚的ITO氧化銦錫膜),未來受異質結電池產能快速擴張的帶動,太陽能電池用靶材,尤其是ITO靶材的需求將有望進一步增長。(二)太陽能電池行業概述隨著經濟社會的發展,全球能源需求持續增長,能源資源和環境問題日益突出,加快開發利用可再生能源已成為應對日益嚴峻的能源環境問題的必由之路。光伏是太陽能光伏發電系統(photovoltaicpowersystem)的簡稱,是一種利用半導體材料的光生伏特效應,將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統。光伏產業的價值得到了眾多國家的普遍認可,是未來全球先進產業競爭的制高點。光伏產業鏈分為硅料、硅片、太陽能電池、組件、光伏發電系統五個環節,其中太陽能電池是光伏行業的重要組成部分。隨著前沿的下一代晶體硅電池技術異質結電池技術的逐步成熟,異質結電池市場規模有望快速擴大,其在生產過程中需應用濺射靶材,是未來太陽能電池領域用濺射靶材市場需求的主要增長點。1、太陽能電池行業發展歷程太陽能電池作為光伏產業鏈的重要環節,其發展歷程與光伏產業密切相關。全球光伏發電大規模商業應用可追溯到2004年德國率先推出光伏激勵政策。全球光伏產業經過了十余年啟動、調整、醞釀后在2015年進入穩定發展階段,標志性指標為各國光伏發電逐步實現平價上網,行業從過去的補貼思維逆轉為市場化盈利思維,光伏行業因而持續保持穩定增長。我國光伏產業起步略晚但發展迅速,經過多年發展,我國光伏產業鏈完整、制造能力和市場占比全球領先,2013年-2020年,我國光伏新增裝機容量連續8年位居世界第一,已成為全球最重要的光伏應用市場之一。2、太陽能電池行業發展現狀及未來發展趨勢(1)太陽能電池的主要技術路線太陽能電池是實現光能向電能轉化的關鍵環節。根據所用材料的不同,太陽能電池可分為三大類:第一類為晶體硅太陽能電池,包括單晶硅和多晶硅,其研發及市場應用較為深入,光電轉化效率高,占據了目前電池片主要市場份額;第二類為薄膜太陽能電池,包括硅基薄膜、化合物類以及有機類,但由于原材料稀缺或含毒性、轉換效率低、穩定性差等缺點,市場應用較少;第三類為新型太陽能電池,新型太陽能電池以價格昂貴的稀土為原料且主要用于航空航天領域,現階段暫不在市場推廣之列。為進一步提高光電轉換效率和降低制造成本,主流太陽能電池技術晶體硅電池的新興技術不斷涌現,發展前景廣闊。根據硅襯底不同,晶體硅電池分為P型電池和N型電池。P型電池的PERC技術是當前晶體硅電池的主流技術,N型技術是下一代晶體硅電池技術,具有制程短、轉換效率高、抗衰減、溫度系數低等特點,有利于提高光伏發電量、降低發電成本。N型技術中,異質結(HJT)技術是一種將薄膜電池技術和晶體硅電池技術結合發展起來的一種高效電池技術,與同質結相比有更寬的禁帶寬度和電池效率提升潛力,性能優勢明顯,是公認的未來主流發展方向。異質結電池生產需大量應用濺射靶材,是未來太陽能電池領域濺射靶材市場需求的主要增長點。(2)太陽能電池市場的現狀及未來發展趨勢雖然光伏等新能源產業總體保持了快速發展態勢,但傳統石化能源占能源總體消耗量的比例仍然較高,全球生態環境問題形勢依舊嚴峻。根據國際可再生能源署(IRENA)發布的有關報告,可再生能源占一次能源總供應量的份額必須從2017年的約14%增長到2050年的約65%,太陽能光伏將引領全球電力行業的轉型。未來光伏產業的市場空間仍十分廣闊。隨著異質結電池的量產工藝在近年來逐步成熟,國內外企業均大量布局GW級別異質結電池生產線。根據中信證券不完全統計,截至2021年8月,全球異質結電池的規劃產能已經超過120GW,隨著設備、關鍵材料的進一步降本和工藝提升,預計異質結電池量產節奏將進一步加快,從而進一步推動太陽能電池用濺射靶材行業的增長。半導體行業(一)濺射靶材在半導體行業的應用集成電路產業鏈主要包括集成電路設計、晶圓制造和封裝測試三大主干環節,及EDA、IP、設備、材料、掩膜等關鍵支持環節。濺射靶材、光刻膠、硅片、光掩膜、電子特種氣體、拋光材料、濕電子化學品等材料,均是半導體生產必備的關鍵材料。其中,濺射靶材主要應用于晶圓制造和封裝測試環節的薄膜沉積工序。(二)半導體行業概述半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料,被廣泛應用于各種電子產品中。半導體產品可細分為四大類:集成電路、分立器件、光電子器件和傳感器。集成電路作為半導體產業的核心,占據半導體行業規模的八成以上,其細分領域包括邏輯芯片、存儲器、微處理器和模擬芯片等,被廣泛應用于5G通信、計算機、消費電子、網絡通信、汽車電子、物聯網等產業,是絕大多數電子設備的核心組成部分,具有十分廣闊的市場空間。作為資金與技術高度密集行業,集成電路行業形成了專業分工深度細化,產業鏈各環節企業相互依存的格局。在問題突出、國際貿易局勢不確定性長期存在的背景下,半導體及相關支持性產業的國產化重要性日益提升。1、半導體行業發展歷程從發展歷程來看,自誕生以來,由于產業鏈的細化與應用市場需求的變化,半導體與集成電路產業已經經歷了多次產業轉移。目前,中國大陸憑借著在智能終端方面的生產能力與龐大的消費市場,正逐步承接半導體與集成電路產業的第三次轉移。2、半導體行業發展現狀及未來發展趨勢全球半導體行業方面,伴隨全球信息化、網絡化和知識經濟的迅速發展,特別是在以物聯網、人工智能、汽車電子、智能手機、智能穿戴、云計算、大數據和安防電子等為主的新興應用領域強勁需求的帶動下,全球半導體產業收入將保持持續增長。2018年全球半導體行業收入為4,761.51億美元,2019年受全球宏觀經濟低迷影響,半導體行業景氣度有所下降,收入同比下降11.97%,為4,191.48億美元,預計2021年半導體行業開始復蘇,2024年預計全球半導體行業收入將達到5,727.88億美元。國內半導體行業方面,在半導體和集成電路行業快速發展的同時,我國集成電路產品依然大量依賴進口,集成電路產品的自給率仍然偏低。2015年,《中國制造2025》計劃中提出了到2025年,70%的核心基礎零部件、關鍵基礎材料實現自主保障的戰略目標,在該目標的指引下,我國集成電路產業逐步開始了國產化的進程,這也為國內的集成電路及集成電路產業鏈相關企業提供了實現跨越式發展的機遇。根據國際半導體協會(SEMI)的統計數據,2017年到2020年期間,全球將有62座新晶圓廠投產,其中將有26座新晶圓廠座落中國大陸,占比達42%。新晶圓廠從建立到生產的周期大概為2年,未來幾年將是中國大陸半導體和集成電路產業的快速發展期。隨著半導體產業的快速發展,將進一步推動國內高性能濺射靶材行業的高速增
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