溅射靶材行业技术水平特点及面临的机遇
1、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（Physical Vapor Deposition，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公司，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。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，合计垄断了全球约八成的市场份额。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约三成以上，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。
（1）ITO 靶材市场概况
ITO 靶材有中低端和高端之分：中低端 ITO 靶材有建筑玻璃镀膜靶材、发热膜和热反射膜靶材，应用包括部分传统的汽车显示屏、部分仪器仪表的显示；高端ITO 靶材主要用于平面显示、集成电路半导体、太阳能光伏以及磁记录和光记录等领域，尤其用于大面积、大规格的 TFT-LCD、OLED 等领域，具备高密度、高纯度、高均匀性等特点。
平面显示面板生产是 ITO 靶材当前的主要需求领域。在平面显示面板的生产工艺中，玻璃基板要经过多次溅射镀膜形成 ITO 玻璃，加工组装用于生产 LCD 面板、OLED 面板等。触控屏（TP）的生产，则还需将 ITO 玻璃进行加工处理、经过镀膜形成电极，再与防护屏等部件组装加工而成。一般而言，ITO 靶材在显示面板全部靶材成本中的占比接近 50%。
太阳能光伏电池是 ITO 靶材未来需求的增长点。目前市场主要需求在异质结电池。异质结电池（HIT）在制备透明导电膜阶段需要应用 ITO 靶材，其生产成本低、转化效率高，有助于进一步提升对 ITO 的市场需求。
与溅射靶材整体的情况类似，前期 ITO 靶材制备几乎由日、韩垄断，代表企业有 JX 金属、三井矿业、东曹、韩国三星等，其中日矿和三井两家几乎占据了高端 TFT-LCD 市场用 ITO 靶材的绝大部分份额和大部分的触控屏面板份额，中国 ITO 靶材供应超一半左右依赖进口。本土厂商生产的 ITO 靶材主要供应中低端市场，约占国内 30%的市场份额；而高端TFT-LCD、触控屏用 ITO 靶材主要依赖日、韩进口，进口比例约占国内 70%的市场份额。
与此同时，国内 ITO 溅射靶材领域内部分优势企业正逐渐突破 ITO 溅射靶材的关键技术，已进入到国内下游知名企业的供应链体系，从试样、小批量生产到批量生产供应，在 ITO 靶材的关键技术上已逐步接近或达到国外厂商的技术水平，正逐渐改变国内高端平面显示用 ITO 靶材产品长期依赖进口的局面。
根据中国光学光电子行业协会液晶分会出具的情况说明，2019 年至 2021 年国内 ITO 靶材市场容量从 639 吨增长到 1,002 吨，年复合增长率为 25.22%。根据其预测，未来 2-3 年内，虽然国内平面显示行业的固定资产投资增速将有所放缓，但由于平面显示行业存量需求及太阳能光伏电池的增量需求，国内 ITO 靶材市场容量仍将保持一定幅度的增长，具体情况如下：
资料来源：中国光学光电子行业协会液晶分会、普华有策整理
（2）ITO 靶材的技术发展趋势
①尺寸大型化
随着电视、PC 等面板面积加速向大尺寸化迈进，相应的 ITO 玻璃基板也出现了明显的大型化的趋势，这使得对 ITO 靶材尺寸的要求越来越大。为满足大面积镀膜工艺要求，往往需使用多片或多节小尺寸靶材拼焊成大尺寸靶材，但焊缝的存在会导致靶材镀膜质量的下降。因此，研发大尺寸单片（单节）靶材，减少焊缝数量成为 ITO 靶材技术发展趋势。
②高密度化
提高靶材的密度有助于减少毒化现象，并降低电阻率，提高靶材的使用寿命。毒化是指溅射过程中 ITO 靶材表面出现凸起物的结瘤现象，毒化会导致靶材溅射速率降低，弧光放电频率增加，所制备的薄膜电阻增加，透光率降低且均匀性变差，此时必须停止溅射，清理靶材表面或更换靶材。高密度 ITO 靶材具有较好的热传导性和较小的界面电阻，不易在溅射过程中发生热量蓄积，可减少毒化概率。因此，高密度化成为 ITO 靶材的技术发展趋势。
③提高利用率
提高靶材利用率一直是靶材制备行业研究的热点和难点。在溅射过程中，ITO平面靶材表面会形成环形磁场，并在环形表面进行刻蚀，这使得环形区域的中心部分无法被溅射，导致平面靶材的利用率较低，目前 ITO 平面靶材的靶坯利用率一般不超过 40%。ITO 旋转靶材相较平面靶材在利用率上有较大提升，旋转靶材围绕固定的条状磁铁组件进行旋转，使得整个靶面都可以被均匀刻蚀，提高了靶材的利用率，目前 ITO 旋转靶材的靶坯利用率可达 70%以上。提高 ITO 靶材利用率有助于提高生产效率，降低生产成本，因此成为 ITO 靶材的技术发展趋势。
2、行业技术水平及趋势
（1）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。
（2）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。
3、行业面临的机遇
（1）国家政策大力支持
高性能溅射靶材及下游平面显示、半导体、太阳能电池行业均属于国家政策支持和鼓励的范畴，国家出台了一系列的鼓励政策和指导意见，为行业及下游行业的发展创造了良好的政策环境。
同时，为鼓励下游行业使用国产高性能溅射靶材，2015 年 11 月，财政部、发改委、工信部、海关总署、国家税务总局五部委联合发布通知，规定进口靶材的免税期到 2018 年年底结束。自 2019 年起，从美国及日本等国家进口靶材需要缴纳关税，增加了进口靶材的成本，从而进一步提高国产靶材的价格竞争优势。这充分显示了我国在重点行业关键材料上进行进口替代的力度与决心。
（2）下游市场需求持续扩大
高性能溅射靶材是显示面板、半导体、太阳能电池、记录媒体不可缺少的原材料，进而广泛应用于消费电子、智能家电、通信照明、光伏、计算机、工业控制、汽车电子等多个下游应用领域。我国是全球最大的消费电子产品生产国、出口国和消费国，也是全球最大的集成电路半导体消费国和进口国，在最终下游众多生产及消费领域的需求驱动了我国高性能溅射靶材行业快速增长。因此，未来高性能溅射靶材行业高速成长的确定性较高，基本不会受到偶发性或突发性因素影响。
随着全球平面显示、半导体、太阳能电池、记录存储等行业生产规模持续扩张，直接带动了高性能溅射靶材行业的发展，使得中国国内溅射靶材使用量快速增长，给国内溅射靶材厂商带来良好的发展机遇。
（3）全球产业链转移提供新机遇
由于我国大力发展平面显示及集成电路半导体行业，出现了以京东方为代表的平面显示行业巨头以及以中芯国际为代表的集成电路芯片厂商，多条高世代线和大尺寸产线建成或在建，使得全球面板及半导体产业向国内进行大规模转移。但与此同时，上游配套材料却仍主要由以日本为代表的国际巨头予以提供，由于西方国家持续升级对我国的科技发展限制，相关核心原材料的国产替代迫在眉睫。为解决“卡脖子”问题，近年来，我国出台了多项溅射靶材行业的支持政策，也涌现出一批包括本企业在内的国内高性能溅射靶材领先企业，在部分品种靶材的核心技术上相继得以突破，并已进入到下游知名客户的供应链体系。从而提升了我国在全球高性能溅射靶材行业的市场地位，也为国内溅射靶材行业的进一步发展提供了更为广阔的市场空间。
（4）国内溅射靶材技术有所突破
近年来，国内溅射靶材供应商抓住国家政策大力扶持和全球制造业转移的机遇，通过自主创新和引进国外先进生产设备和技术，推动行业技术水平持续提升，与国际先进水平的差距逐步缩小或达到平均水平，部分自主生产的产品已经实现进口替代。此外，国内部分具有自主知识产权及品牌的企业，凭借先进的生产工艺，良好的市场口碑，开始参与国际市场的竞争，并能够进入全球领先企业的供应链体系，为国内溅射靶材市场的持续发展打下了良好基础。
4、行业面临的挑战
（1）高端技术人才匮乏
高性能溅射靶材生产工艺复杂、技术含量高，对研发技术人员的专业素质要求很高，研发和制造需要具备较为扎实的专业知识储备和丰富的生产实践经验，能对生产过程实施精细化管理。目前，虽然国内少数领先企业依靠自主研发在部分高性能溅射靶材领域实现突破，但仍需要继续在技术研发上加大投入，拓展产品线及产品应用领域。由于我国高性能溅射靶材行业起步较晚，相关研发人才及技术人才较为匮乏，是阻碍本行业发展的重要不利因素。
（2）国内溅射靶材产业起步较晚，整体行业竞争力仍有不足
在高性能溅射靶材产业中，美国、日本等发达国家企业已经经过几十年的发展历程，在核心技术、生产工艺、产品质量、业界口碑等方面都积累了深厚的基础，形成了有利的市场先发优势。我国高性能溅射靶材产业起步较晚，虽然少部分领先企业在部分高性能溅射靶材领域内已经有所技术突破，并形成了一定的规模销售，但从整体技术水平、业务规模以及在全球客户中认可程度等方面与境外主要公司之间还存在不小的差距。
5、进入行业的主要壁垒
（1）技术壁垒
高性能溅射靶材是典型的技术密集型行业。溅射靶材的性能影响下游客户的镀膜质量，溅射靶材的纯度、致密度和成分均匀性、晶粒等对靶材性能都有一定影响，但不同应用的材料品种和性能要求各有侧重。如平面显示靶材面积大对均匀性、绑定率要求高；半导体靶材对纯度要求高等。
上述相关的技术要求都对应了较高的技术门槛，包括粉末制备、塑性加工、热处理和机械加工等技术环节，都对生产厂商的生产技术、机器设备、工艺流程和工作环境都提出了非常严格的要求。长期以来，以美国、日本为代表的高性能溅射靶材生产商在掌握核心技术以后，执行非常严格的保密和专利授权措施，这对新进入行业的企业设定了较高的技术门槛。
（2）人才壁垒
高性能溅射靶材的技术及生产工艺涉及到材料学、物理学、化学、工程学等多个学科，技术含量高、工艺复杂，研发和制造需要大批具有深厚专业背景、丰富实践经验的复合型技术人才。
由于前期美国、日本、韩国等跨国集团垄断了高性能溅射靶材的核心技术和关键设备，导致国内高性能溅射靶材产业起步较晚，行业内符合上述条件的专业人才数量较少，对新进入行业的企业形成了一定的人才壁垒。
（3）资金壁垒
高性能溅射靶材行业亦属于资金密集型产业。一方面，靶材生产企业的固定资产投资较大。除厂房投入外，企业需要投入大量的资金购置不同种类的生产设备，同时需要配套先进的检测设备以保障产品质量；另一方面，随着下游应用领域的发展速度不断加快，尤其是终端电子消费品的市场竞争加剧，生产技术标准越来越严格，行业内企业需要不断加大对产品研发、技术装备的投资力度，才能在激烈的市场竞争中持续发展。
（4）客户认证壁垒
高性能溅射靶材技术含量高，其产品质量、性能指标直接决定了终端产品的品质和稳定性，属于下游客户在生产中使用的关键材料。因此，高性能溅射靶材行业存在严格的供应商认证机制，同时满足下游客户的质量标准和性能要求，方能成为合格供应商。通常情况下，半导体芯片、平面显示器、太阳能电池等下游客户对溅射靶材供应商的认证过程主要包括供应商初评、产品报价、样品检测、小批量试用、稳定性检测、批量生产等几个阶段，认证过程较为苛刻，认证周期较长。
以平面显示行业为例，在客户一条世代线上完成溅射靶材的认证，一般至少需要 2-3 年的时间。如果该客户拥有多条世代线的，供应厂商若想批量供应至其他世代线，则每一条都必须经过认证，但在没有完成第一条世代线的认证前，无法同时对该客户其他世代线进行认证。因此，在认证过程中供应厂商投入的资金和时间成本，对多数行业内中小企业而言，往往难以承受。由于平面显示行业固定资产投入金额巨大，往往一条高世代线的建设成本为 200-300 亿元，考虑到产线折旧等因素，引入新合格供应商的成本及风险远高于收益，客户一般倾向于与已通过认证的供应商长期合作，不断加大对该类供应商产线的开放认证。因此，新进入行业内企业面临着较高的客户认证壁垒。
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